Optimizing the revisiting frequency of remotely sensed thermal observations for continuous estimation of ecosystem evapotranspiration and productivity using Bayesian inference
Notice bibliographique
Résumé
Understanding the energy, water, and carbon fluxes in dryland ecosystems is essential for maintaining ecosystem functioning and biodiversity. The limited in-situ measurements in drylands pose a significant challenge to the accurate monitoring and modelling of ecosystem dynamics. Satellite remote sensing provides high potential to monitor key surface and carbon variables, such as land surface temperature (LST), evapotranspiration (ET) and gross primary productivity (GPP). Although these data provide valuable insights, their temporal resolution is limited to satellite revisit overpasses, which can limit the continuity of monitoring. To address these gaps, dynamic land surface models serve as effective tools for integrating sparse remote sensing observations with continuous simulations of energy, water, and carbon cycles. The Soil-Vegetation-atmosphere Energy, water, and CO2 traNsfer (SVEN) model exemplifies this approach, offering high temporal resolution simulations that incorporate satellite-based LST and meteorological in-situ inputs. This study focuses on calibrating and validating the model in southeastern Spain, as the only sub-desertic protected area in Europe. Calibration of SVEN was achieved using a combination of MODIS remote sensing data and in-situ LST measurements from an eddy covariance system, ensuring robust parameterization tailored to local field characteristics. Furthermore, the model was validated with in situ measurements, obtained through an eddy covariance tower. The RMSE values for the land surface temperature, latent heat flux, net radiation, sensible heat flux, gross primary productivity, and soil moisture were 1.99 ºC, 25.97 W m-2, 52.71 W m-2, 50.90 W m-2, 1.44 gCm-2s-1 and 1.19 m3m-3, respectively at half-hourly time scale. Normalized root mean square deviations of the simulated values were 7.84%, 10.81%, 5.67%, 7.81%, 13.09% and 6.59%, respectively. Otherwise, it was observed that until 8 days of revisit frequency, the calibration parameters did not affect the model accuracy considerably, increasing the RMSE of variables by 0.42 to 10.53% at the half-hourly time scale. The model’s accuracy across energy, water, and carbon fluxes highlights its potential as a reliable tool for dryland monitoring, offering insights into processes that are critical for ecological management and climate adaptation strategies. By filling the temporal gap between satellite observations, this work demonstrates the value of dynamic models like SVEN in enhancing our understanding of dryland ecosystems and promoting sustainable management practices in water-limited environments. This publication is supported by the EU COST (European Cooperation in Science and Technology) Action CA22136 “Pan-European Network of Green Deal Agriculture and Forestry Earth Observation Science” (PANGEOS).
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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 | 0,010 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».