Extending the utility of space-borne snow water equivalent observations over vegetated areas with data assimilation
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Snow is a vital component of the earth system, yet no snow-focused satellite remote sensing platform currently exists. In this study, we investigate how synthetic observations of snow water equivalent (SWE) representative of a synthetic aperture radar remote sensing platform could improve spatiotemporal estimates of snowpack. We use a fraternal twin observing system simulation experiment, specifically investigating how much snow simulated using widely used models and forcing data could be improved by assimilating synthetic observations of SWE. We focus this study across a 24∘×37∘ domain in the western USA and Canada, simulating snow at 250 m resolution and hourly time steps in water year 2019. We perform two data assimilation experiments, including (1) a simulation excluding synthetic observations in forests where canopies obstruct remote sensing retrievals and (2) a simulation inferring snow distribution in forested grid cells using synthetic observations from nearby canopy-free grid cells. Results found that, relative to a nature run, or assumed true simulation of snow evolution, assimilating synthetic SWE observations improved average SWE biases at maximum snowpack timing in shrub, grass, crop, bare-ground, and wetland land cover types from 14 %, to within 1 %. However, forested grid cells contained a disproportionate amount of SWE volume. In forests, SWE mean absolute errors at the time of maximum snow volume were 111 mm and average SWE biases were on the order of 150 %. Here the data assimilation approach that estimated forest SWE using observations from the nearest canopy-free grid cells substantially improved these SWE biases (18 %) and the SWE mean absolute error (27 mm). Simulations employing data assimilation also improved estimates of the temporal evolution of both SWE and runoff, even in spring snowmelt periods when melting snow and high snow liquid water content prevented synthetic SWE retrievals. In fact, in the Upper Colorado River region, melt-season SWE biases were improved from 63 % to within 1 %, and the Nash–Sutcliffe efficiency of runoff improved from −2.59 to 0.22. These results demonstrate the value of data assimilation and a snow-focused globally relevant remote sensing platform for improving the characterization of SWE and associated water availability.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 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 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 ».