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中国卫星数据同化土壤水分产品(2002-2011)发布

近日，清华大学地球系统科学系阳坤课题组在“Science China Earth Sciences”上以论文形式发布了中国区域2002-2011年间格点再分析土壤水分产品。该数据同时考虑了陆面模型模拟和微波卫星观测的约束，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和可靠性，可支持区域气候、水文和生态研究。

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，阳坤研究团队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。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。该数据已由国家青藏高原科学数据中心在线发布，并已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，作者进一步发现：（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。这些发现有助于理解中国气候、水文和生态的空间格局和年际变率。

中国大陆2002-2011年7月平均的降水(a)，蒸发(b)，土壤水分含量(c)和土壤孔隙度(d，来自于Shangguan et al.,2013)的空间分布，其中大湖泊和近海岸单元已经被掩盖。西南的部分区域（椭圆覆盖部分）土壤水分含量不高，反映了该区域土壤以粗颗粒的紫色土为主、土壤孔隙度低的特征(d)

论文作者包括清华大学阳坤教授、何杰博士、卢麾副教授，中科院青藏所陈莹莹和郑东海副研究员、秦军和李新研究员、以及西南大学赵龙副教授。该数据的完成得到了国家重点研发项目（2018YFA0605400）的资助。

文章信息：Yang K., Che, Y.Y., He J., Zhao L., Lu H., Qin J., Zheng D.H., Li X. (2020). Development of a daily soil moisture product for the period of 2002–2011 in Chinese Mainland. Science China Earth Sciences, 63, doi: 10.1007/s11430-019-9588-5.

论文链接: https://link.springer.com/epdf/10.1007/s11430-019-9588-5

数据链接：http://data.tpdc.ac.cn/zh-hans/data/add77205-ad37-4b93-bfe8-25618529229a