From near-surface to root-zone soil moisture using an exponential filter: an assessment of the method based on in-situ observations and model simulations

Autor: Alphonse Petitpa, Dominique Suquia, Thierry Pellarin, Bernard Piguet, Eric Martin, Clément Albergel, Nour-Ed-Dine Fritz, Jean-Christophe Calvet, Christoph Rudiger, Francois Froissard
Přispěvatelé: Groupe d'étude de l'atmosphère météorologique (CNRM-GAME), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2008
Předmět:
010504 meteorology & atmospheric sciences
[SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes
0207 environmental engineering
Soil science
02 engineering and technology
lcsh:Technology
01 natural sciences
lcsh:TD1-1066
Physics::Geophysics
Pedotransfer function
Organic matter
lcsh:Environmental technology. Sanitary engineering
[SDU.STU.HY]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Hydrology
020701 environmental engineering
Water content
lcsh:Environmental sciences
Physics::Atmospheric and Oceanic Physics
0105 earth and related environmental sciences
lcsh:GE1-350
chemistry.chemical_classification
lcsh:T
lcsh:Geography. Anthropology. Recreation
15. Life on land
Physics::Classical Physics
Bulk density
Exponential function
lcsh:G
chemistry
13. Climate action
Soil water
Environmental science
Spatial variability
Scale parameter
Zdroj: Hydrology and Earth System Sciences Discussions
Hydrology and Earth System Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2008, 12, pp.1323-1337
Scopus-Elsevier
Hydrology and Earth System Sciences Discussions, 2008, 12, pp.1323-1337
Hydrology and Earth System Sciences, Vol 12, Iss 6, Pp 1323-1337 (2008)
ISSN: 1812-2108
1812-2116
1607-7938
Popis: A long term data acquisition effort of profile soil moisture is under way in southwestern France at 13 automated weather stations. This ground network was developed in order to validate remote sensing and model soil moisture estimates. In this paper, both those in situ observations and a synthetic data set covering continental France are used to test a simple method to retrieve root zone soil moisture from a time series of surface soil moisture information. A recursive exponential filter equation using a time constant, T, is used to compute a soil water index. The Nash and Sutcliff coefficient is used as a criterion to optimise the T parameter for each ground station and for each model pixel of the synthetic data set. In general, the soil water indices derived from the surface soil moisture observations and simulations agree well with the reference root-zone soil moisture. Overall, the results show the potential of the exponential filter equation and of its recursive formulation to derive a soil water index from surface soil moisture estimates. This paper further investigates the correlation of the time scale parameter T with soil properties and climate conditions. While no significant relationship could be determined between T and the main soil properties (clay and sand fractions, bulk density and organic matter content), the modelled spatial variability and the observed inter-annual variability of T suggest that a weak climate effect may exist.
Databáze: OpenAIRE
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