地理数据 | 黄河源区1km逐日表层土壤湿度数据集 (2015-2021)

文摘   2024-11-26 20:02   北京  
以下文章来源于国家青藏高原科学数据中心,作者付晓雷教授团队

近期,国家青藏高原科学数据中心发布共享了 “黄河源区考虑冻融期差异的1km逐日表层土壤湿度数据集 (2015-2021)”。该数据集由扬州大学付晓雷教授团队开发,用户可开放获取。关联论文发表于Agricultural and Forest Meteorology和Water Resources Research。

青藏高原独特的条件(多年冻土和季节性冻土)导致在提高土壤水分空间分辨率、准确性和可用性方面仍然存在挑战。因此,需要进一步研究青藏高原冻融循环过程中土壤水分的变化。然而,降尺度土壤水分产品的准确性受输入变量和降尺度技术的影响。黄河源区平均海拔超过4000 m,总面积为122,000 km²。该区域5月至9月降水量占年降水量的85.4%,径流量约占黄河天然来水量的36%。在气候变化背景下,高分辨率土壤水分数据有助于了解该区域的土壤冻融过程以及水资源的时空分布。因此,本研究以位于青藏高原东北部的黄河源区(SRYR)为研究区域(图1),通过考虑冻融期土壤水分差异,使用随机森林(RF)和多元线性回归(MLR)生成 1 km 分辨率的液态表层土壤湿度数据。

图1 黄河源区与表层土壤湿度观测点分布

在冻期,当考虑NDVI、LST、反照率、高程、LAI和土壤质地时,使用随机森林(RF)方法产生了更好的表层土壤湿度估计值。使用多元线性回归(MLR)方法,考虑NDVI、LST、高程、LAI和土壤质地时,可在融期得到较好的结果。在冻期,与原位测量相比,降尺度的 SMAP表层液态土壤湿度的平均R、RMSE、ubRMSE为0.76、0.029 m3·m-3和 0.023 m3·m-3。在融期,降尺度的 SMAP表层土壤湿度和原位测量之间的平均R、MAE、RMSE和ubRMSE分别为0.52、0.057 m3·m-3、0.067 m3·m-3和0.054 m3·m-3。本研究将冻期及融期最优结果合并成为一个数据集,该数据集显著提高了表层液态土壤湿度估计的准确性和空间分辨率,对黄河源区水文研究具有重要应用价值。

图2显示了2020年部分融期(6月21日至6月24日)和部分冻期(12月21日至12月24日)期间原始和降尺度 SMAP 表层土壤湿度结果。降尺度的 SMAP表层土壤湿度数据集提供了比原始数据集更详细的空间信息。因此,通过结合植被和大气数据等辅助变量,降尺度的SMAP 表层土壤湿度能够更好地反应土壤水分的时空变化规律。

图2 2020年6月21日~ 6月24日部分解冻期和12月21日~ 12月24日部分冻结期原始和降尺度SMAP表层土壤湿度的空间比较

数据集及关联成果由扬州大学、河海大学、中国科学院西北生态环境资源研究院、阿卜杜拉国王科技大学的研究人员合作完成。相关研究得到了国家自然科学基金项目(42371021, 52109036, 41830752, 52379007, U2243228, 42101045)、科技部重点研发项目(2021YFC3201100)、河海大学水灾害防御全国重点实验室开放课题(2022491111, 2021490611)、水利部水文气象灾害机理与预警重点实验室开放课题(HYMED202203, HYMED202210)的资助。


论文信息:

Fu, X., Zhang, Y., Guo, L., Lü, H., Ding, Y., Meng, X., Qin, Y., Wang, Y., Xi, B., Xu, S., Xu, P.*, Zhang, G.*, Jiang, X.* (2024). High resolution (1-km) surface soil moisture generation from SMAP SSM by considering its difference between freezing and thawing periods in the source region of the Yellow River. Agricultural and Forest Meteorology, 358, 110263. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2024.110263.

Fu, X.*, Zhang, Y., Zhong, Q., Lü, H., Ding, Y., Li, Z., Yu, Z.*, Jiang, X.* (2023). Soil moisture estimation by assimilating in-situ and SMAP surface soil moisture using unscented weighted ensemble Kalman filter. Water Resources Research, 59(9). https://doi.org/10.1029/2023WR034506.

数据信息:

付晓雷,章雨晨,郭洛夫杰,蒋晓蕾. (2024). 考虑冻融期差异的黄河源区1km表层土壤湿度数据集(2015-2021).国家青藏高原数据中心. https://doi.org/10.11888/Terre.tpdc.301535. https://cstr.cn/18406.11.Terre.tpdc.301535.

Fu, X., Zhang, Y., Guo, L., Jiang, X. (2024). 1-km surface soil moisture dataset considering differences in freezing-thawing periods in the source region of the Yellow River (2015-2021). National Tibetan Plateau / Third Pole Environment Data Center. https://doi.org/10.11888/Terre.tpdc.301535. https://cstr.cn/18406.11.Terre.tpdc.301535.

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转载自国家青藏高原科学数据中心

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原文标题:黄河源区1km逐日表层土壤湿度数据集 (2015-2021)

图文编辑:王晓慧 郭书阳
审编:常紫怡 闫宜乐
终审:初明若 李雨竹 代浩宇 毕丝淇


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