Assessing the Potential of Combined SMAP and In-Situ Soil Moisture for Improving Streamflow Forecast
Notice bibliographique
Résumé
Soil moisture is an essential hydrological variable for a suite of hydrological applications. Its spatio-temporal variability can be estimated using satellite remote sensing (e.g., SMOS and SMAP) and in-situ measurements. However, both have their own strengths and limitations. For example, remote sensing has the strength of maintaining the spatial variability of near-surface soil moisture, while in-situ measurements are accurate and preserve the dynamics range of soil moisture at both surface and larger depths. Hence, this study is aimed at (1) merging the strength of SMAP with in-situ measurements and (2) exploring the effectiveness of merged SMAP/in-situ soil moisture in improving ensemble streamflow forecasts. The conditional merging technique was adopted to merge the SMAP-enhanced soil moisture (9 km) and its downscaled version (1 km) separately with the in-situ soil moisture collected over the au Saumon watershed, a 1025 km2 watershed located in Eastern Canada. The random forest machine learning technique was used for downscaling of the near-surface SMAP-enhanced soil moisture to 1 km resolution, whereas the exponential filter was used for vertical extrapolation of the SMAP near-surface soil moisture. A simple data assimilation technique known as direct insertion was used to update the topsoil layer of a physically-based distributed hydrological model with four soil moisture products: (1) the merged SMAP/in-situ soil moisture at 9 and 1 km resolutions; (2) the original SMAP-enhanced (9 km), (3) downscaled SMAP-enhanced (1 km), and (4) interpolated in-situ surface soil moisture. In addition, the vertically extrapolated merged SMAP/in-situ soil moisture and subsurface (rootzone) in-situ soil moisture were used to update the intermediate layer of the model. Results indicate that downscaling of the SMAP-enhanced soil moisture to 1 km resolution improved the spatial variability of soil moisture while maintaining the spatial pattern of its original counterpart. Similarly, merging of the SMAP with in- situ soil moisture preserved the dynamic range of in-situ soil moisture and maintained the spatial heterogeneity of SMAP soil moisture. Updating of the top layer of the model with the 1 km merged SMAP/in-situ soil moisture improved the ensemble streamflow forecast compared to the model updated with either the SMAP-enhanced or in-situ soil moisture alone. On the other hand, updating the top and intermediate layers of the model with surface and vertically extrapolated SMAP/in-situ soil moisture, respectively, did not further improve the accuracy of the ensemble streamflow forecast. Overall, this study demonstrated the potential of merging the SMAP and in-situ soil moisture for streamflow forecast.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».