Assessment of the SMAP Level-4 Surface and Root-Zone Soil Moisture Product Using In Situ Measurements - Université Grenoble Alpes Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Journal of Hydrometeorology Année : 2017

Assessment of the SMAP Level-4 Surface and Root-Zone Soil Moisture Product Using In Situ Measurements

Rolf H. Reichle
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Gabrielle J. M. de Lannoy
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Qing Liu
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Joseph V. Ardizzone
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Andreas Colliander
Austin Conaty
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Wade Crow
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Thomas J. Jackson
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Lucas A. Jones
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John S. Kimball
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Randal D. Koster
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Sarith P. Mahanama
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Edmond B. Smith
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Aaron Berg
David Bosch
Todd G. Caldwell
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Michael Cosh
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Ángel González-Zamora
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Chandra D. Holifield Collins
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Karsten H. Jensen
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Stan Livingston
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Ernesto Lopez-Baeza
José Martínez-Fernández
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Heather Mcnairn
Mahta Moghaddam
Anna Pacheco
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John Prueger
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Tracy Rowlandson
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Mark Seyfried
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Patrick Starks
Zhongbo Su
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Marc Thibeault
Rogier van Der Velde
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Jeffrey Walker
Xiaoling Wu
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Yijian Zeng

Résumé

The Soil Moisture Active Passive (SMAP) mission Level-4 Surface and Root-Zone Soil Moisture (L4_SM) data product is generated by assimilating SMAP L-band brightness temperature observations into the NASA Catchment land surface model. The L4_SM product is available from 31 March 2015 to present (within 3 days from real time) and provides 3-hourly, global, 9-km resolution estimates of surface (0-5 cm) and root-zone (0-100 cm) soil moisture and land surface conditions. This study presents an overview of the L4_SM algorithm, validation approach, and product assessment versus in situ measurements. Core validation sites provide spatially averaged surface (root zone) soil moisture measurements for 43 (17) "reference pixels" at 9- and 36-km gridcell scales located in 17 (7) distinct watersheds. Sparse networks provide point-scale measurements of surface (root zone) soil moisture at 406 (311) locations. Core validation site results indicate that the L4_SM product meets its soil moisture accuracy requirement, specified as an unbiased RMSE (ubRMSE, or standard deviation of the error) of 0.04 m3 m-3 or better. The ubRMSE for L4_SM surface (root zone) soil moisture is 0.038 m3 m-3 (0.030 m3 m-3) at the 9-km scale and 0.035 m3 m-3 (0.026 m3 m-3) at the 36-km scale. The L4_SM estimates improve (significantly at the 5% level for surface soil moisture) over model-only estimates, which do not benefit from the assimilation of SMAP brightness temperature observations and have a 9-km surface (root zone) ubRMSE of 0.042 m3 m-3 (0.032 m3 m-3). Time series correlations exhibit similar relative performance. The sparse network results corroborate these findings over a greater variety of climate and land cover conditions.
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Citer

Rolf H. Reichle, Gabrielle J. M. de Lannoy, Qing Liu, Joseph V. Ardizzone, Andreas Colliander, et al.. Assessment of the SMAP Level-4 Surface and Root-Zone Soil Moisture Product Using In Situ Measurements. Journal of Hydrometeorology, 2017, 18, pp.2621-2645. ⟨10.1175/JHM-D-17-0063.1⟩. ⟨insu-03668266⟩
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