基于SMAP亮温数据反演青藏高原玛曲区域土壤未冻水

发布时间：2024-05-09 04:50

　　未冻水和冰共同存在于冻土中,两者的相互转化即冻融变化深刻影响寒区地表水分循环和能量收支。被动微波遥感技术是土壤水分监测的主要手段,但目前大多应用于非冻结土壤的水分反演,对负温环境下冻结土壤中未冻水的反演研究较少。基于SMAP卫星升轨和降轨时刻的亮温观测数据和经改进后适用于青藏高原地区的零阶微波辐射模型,利用单通道算法(SCA)和双通道算法(DCA),对青藏高原东部黄河源区玛曲区域季节冻土中的未冻水含量进行反演。结果表明:基于SMAP不同过境时刻亮温观测及不同算法的土壤未冻水反演结果均较同步地反映了研究区实测值的动态变化特征(相关系数R均大于0.9)。其中,基于SMAP降轨时刻亮温观测的反演结果在冻融交替的过渡季节存在明显低估,而基于升轨时刻亮温观测得到的反演结果精度更高。基于垂直极化亮温观测的单通道(SCA-V)和DCA算法得到的升轨时刻的反演值与实测值的无偏均方根误差(ub RMSE)分别为0.035 m³m^-3和0.039 m³m^-3,均达到SMAP任务的设计要求(即ub RMSE≤0.04 m...

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【部分图文】：

图1玛曲土壤温湿度观测网络以及选定的SMAP中心验证网格

研究区位于黄河源区东南部玛曲县（如图1所示），该区域的冻土类型为季节冻土，气候类型为高寒湿润型，气候的特点是冬季寒冷干燥，夏季多雨，年平均气温为1.2℃，最冷的月份（1月）平均气温为-10℃，最暖的月份（7月）平均气温为11.7℃，年均降水量615.5mm，年均蒸发量1347....

图2算法流程图

图3(a）和3(b）分别展示了2016年8月至2017年7月SMAP卫星降轨和升轨过境时刻玛曲地区土壤未冻水含量反演值与实测值（Obs）的时间序列。其中反演值分别基于垂直极化亮温观测的单通道算法（SCA-V）、水平极化亮温观测的单通道算法（SCA-H）和双通道算法（DCA）获取。....

图32016年8月至2017年7月土壤未冻水反演值与实测值的时间序列

对于降轨时刻，结合图3(a）、图4(a)～(c）以及表1发现：3种土壤未冻水的反演值均较为同步地反映了实测值的动态变化，反演值与实测值相关性较强，相关系数R均大于0.9，其中SCA-V反演值与实测值的相关系数最高（R=0.92）。然而，从图3(a）可以看出，基于SMAP降轨时刻的....

图4土壤未冻水的反演值与实测值的散点图

Chan等[35]人通过验证发现，SCA-V算法在SMAP2级土壤水分产品（L2＿SM＿P）中效果最优，并将其作为SMAP的标准算法。这里将基于本文SCA-V得到的未冻水反演结果（SCA-V）与SMAP标准产品（SMAPProduct）进行对比。图5列出了二者与实测值的时间序....

本文编号：3968341