Journal de télédétection et SIG

Abstrait

Réduction d'échelle des récupérations d'humidité du sol par radiomètre à balayage micro-ondes avancé (AMSR-E) à l'aide d'une technique d'ajustement exponentiel des précipitations à échelles de temps multiples

Chengmin Hsu, Lynn E. Johnson*, Robert J. Zamora, Timothy Schneider et Robert Cifelli

La réponse hydrologique à toutes les résolutions est contrôlée par des processus physiques. La capture précise du processus physique à haute résolution est essentielle pour réduire l'échelle de nombreuses observations par satellite à des résolutions grossières. Dans cet article, un modèle de réduction d'échelle de l'humidité du sol représentatif du processus en quatre dimensions est développé pour réduire l'échelle du produit d'humidité du sol à 25 km de résolution AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS). Le modèle est composé du calcul d'un indice d'accumulation des précipitations antérieures (APA) pour capturer les variations spatiales et temporelles de l'humidité du sol à une résolution de 500 m, et de l'application d'un système d'information géographique (SIG) pour simuler les processus physiques qui peuvent réguler les changements d'humidité du sol dans les bassins versants. L'indice APA, en tant que représentation de la valeur provisoire de l'humidité du sol, est calculé en adoptant une formulation exponentielle pour synthétiser les effets de l'infiltration, de l'efficacité d'évaporation du sol et de la résistance de la végétation sur la teneur en eau du sol après les précipitations. Cinq jours de dérivés de l'humidité du sol AMSR-E couvrant le début de la mousson et la durée de la tempête sont sélectionnés pour la réduction d'échelle. Les résultats montrent que la variation spatiale de l'humidité du sol est principalement contrôlée par la distribution des précipitations et les propriétés du sol. Par la suite, l'humidité relative du sol, le rayonnement et la végétation deviennent importants pour contrôler les flux de surface terrestre et influencent ainsi la variation de l'humidité du sol au fil du temps. Les données d'humidité du sol à échelle réduite (résolution de 500 m) sont évaluées à l'aide de mesures d'humidité du sol in situ du banc d'essai d'hydrométéorologie (HMT) de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) et des réseaux d'observation du bassin versant expérimental de Walnut Gulch (WGEW) du Southwest Watershed Research Center (SWRC) du ministère américain de l'agriculture (USDA). L'erreur quadratique moyenne (RMSE) entre l'humidité du sol désagrégée et in situ est de 0,034 vol./vol. avec un biais de pourcentage (PBIAS) de 0,85 %. La valeur R2 globale est de 0,788.