image: Spatial variation of (a) precipitation, (b) evaporation, (c) near-surface soil moisture, (d) soil porosity in Mainland China. The values in (a-c) are averaged over July of 2002-2011, and Figure (d) is from Shangguan et al. (2013). The grids covering large lakes and near-coastal areas are removed. Low soil moisture content in part of the southwestern region (oval-covered part), reflecting the region's predominance of coarse-grained purple soils with low soil porosity (d) view more
Credit: ©Science China Press
作为关键气候变量(ECV)之一，土壤水分在水和能量循环以及陆气相互作用中扮演重要角色。尽管全球多个被动微波卫星将土壤水分作为其反演的主要目标，但由于植被和地表粗糙度的影响，在区域尺度上由卫星遥感获取高精度的土壤水分产品仍存在诸多挑战。在陆面过程模型中，同化被动微波信号是减小土壤水分估计偏差的有效方法，但同样面临气象驱动数据误差、模型参数的不确定性以及如何有效验证土壤水分精度等问题。
过去十余年间，清华大学和中科院青藏高原研究所研究人员开发了可优化模型参数的双通道数据同化系统，发展了可供驱动陆面数据同化系统的中国区域高时空分辨率气象要素数据集，并与其他团队共同建立了包含逾100个站点的四个土壤水分观测网作为验证基地，最终通过同化被动微波卫星AMSR-E亮温生成了2002-2011年中国格点尺度土壤水分数据集。基于土壤水分观测网的评估结果，表明其相比于卫星反演产品和陆面过程模拟具有更高的精度。该数据集空间分辨率为0.25°，包括逐日的表层、根部层和深层的土壤水分含量。该数据已在国家青藏高原科学数据中心在线发布，并被用于陆气相互作用、冻土退化以及高寒生态等研究。
基于该数据集，清华大学阳坤博士进一步揭示了如下规律：
(1) 土壤水分含量与降水和蒸发的空间分布基本一致，即中国东南部湿润、西北干旱；(2) 西南的部分区域土壤水分含量不高，反映了该区域以粗颗粒的紫色土为主、土壤孔隙度低的特征(图1)；(3) 土壤水分在中国气候过渡区比湿润区和干旱区有更强的季节变化，而在相对干旱的北方比相对湿润的南方有更强的年际变率，且春秋季变率更加明显。
这些发现将有助于理解中国气候、水文和生态的空间格局和年际变率。相关研究以“Development of a daily soil moisture product for the period of 2002–2011 in Mainland China”为题发表在Science China Earth Sciences上。数据来源：http://data.tpdc.ac.cn/zh-hans/data/add77205-ad37-4b93-bfe8-25618529229a。
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Yang K, Chen Y, HeJ, Zhao L, Lu H, Qin J, Zheng D, Li X. 2020. Development of a daily soilmoisture product for the period of 2002–2011in Mainland China. Science China Earth Sciences, 63, https://doi.org/10.1007/s11430-019-9588-5
http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCES/doi/10.1007/s11430-019-9588-5?slug=fulltext
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Science China Earth Sciences