Impact of temporal variations in vegetation optical depth and vegetation temperature on L-band passive soil moisture retrievals over a tropical forest using <i>in-situ</i> information
Notice bibliographique
Résumé
The Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) and Soil Moisture Active Passive (SMAP) missions provide estimates of soil moisture (SM) at similar spatial resolutions using L-band brightness temperatures (TB). These missions meet the requirement of SM retrievals with an unbiased root-mean-square difference (ubRMSD) < 0.04 (m 3 m−3) compared to in-situ measurements over most of the ecosystems; however, their SM estimates over forests present an ubRMSD > 0.10 (m 3 m−3). In this paper, we compared the SM retrievals from the SMOS and SMAP SM products with in-situ SM over a tropical forest in Southern Mexico. The L-band passive SM retrievals were evaluated in terms of four statistical metrics: root-mean-square difference (RMSD), bias, ubRMSD, and correlation coefficient (r). In-situ measurements of SM, soil and vegetation temperatures, precipitation, soil surface roughness, tree heights, diameters at the breast height of trunks, and forest cover fraction were collected during a field campaign from 6 January to 14 June 2015 in the Biosphere Reserve of Calakmul, Mexico, covering two areas of about 40 km × 40 km each. The comparison between SM retrievals from SMOS and SMAP and in-situ SM showed an RMSD ranging from 0.107 to 0.322 (m 3 m−3) and an ubRMSD from 0.049 to 0.128 (m 3 m−3). Overall, the SMAP SM estimates showed higher values of r and were closer to in-situ SM. Because the SMAP and SMOS radiometers performed very similar, these differences are due to the values assigned to the vegetation optical depth (τ), the scattering albedo (ω), and the representation of the dynamics in vegetation and soil temperatures in the SMOS and SMAP retrieval algorithm. Based on an optimization process, we estimated simultaneously optimal ω and τ values for the tropical forest by using TB observations from SMAP and SMOS radiometers.The optimal value of ω was 0.0655 for the tropical forest, and constant over the study period. In contrast, the optimal values of τ showed to be variant on time and ranging between 1.0 and 1.7, with an averaged value of 1.4 and a standard deviation of 0.24. When applying the optimal values of ω and τ and in-situ soil and vegetation temperatures, the SM retrievals showed an ubRMSD of 0.035–0.070 (m 3 m −3), improving the SM retrievals about 45%. A sensitivity analysis was conducted to evaluate the effect of the uncertainties in τ, ω, and soil and vegetation temperatures on the estimates of TB. It was found that vegetation temperature (Tveg) was the most sensitive parameter, with r higher than 0.70 for both polarizations in TB. When comparing in-situ Tveg and surface temperature values used in the SMAP and SMOS SM retrieval algorithms, differences up to 10 K were observed, affecting the SM estimates. The results presented in this paper could be useful in the preparation of the SMAP Calibration/Validation Experiment 2019, aiming at improving SM retrievals over forests.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».