Assessment and inter-comparison of recently developed/reprocessed microwave satellite soil moisture products using ISMN ground-based measurements
In: Remote Sensing of Environment, Jg. 224 (2019-04-01), S. 289-303
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Soil moisture (SM) is a key state variable in understanding the climate system through its control on the land surface energy, water budget partitioning, and the carbon cycle. Monitoring SM at regional scale has become possible thanks to microwave remote sensing. In the past two decades, several satellites were launched carrying on board either radiometer (passive) or radar (active) or both sensors in different frequency bands with various spatial and temporal resolutions. Soil moisture algorithms are in rapid development and their improvements/revisions are ongoing. The latest SM retrieval products and versions of products that have been recently released are not yet, to our knowledge, comprehensively evaluated and inter-compared over different ecoregions and climate conditions. The aim of this paper is to comprehensively evaluate the most recent microwave-based SM retrieval products available from NASA's (National Aeronautics and Space Administration) SMAP (Soil Moisture Active Passive) satellite, ESA's led mission (European Space Agency) SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) satellite, ASCAT (Advanced Scatterometer) sensor on board the meteorological operational (Metop) platforms Metop-A and Metop-B, and the ESA Climate Change Initiative (CCI) blended long-term SM time series. More specifically, in this study we compared SMAPL3 V4, SMOSL3 V300, SMOSL2 V650, ASCAT H111, and CCI V04.2 and the new SMOS-IC (V105) SM product. This evaluation was achieved using four statistical scores: Pearson correlation (considering both original observations and anomalies), RMSE, unbiased RMSE, and Bias between remotely-sensed SM retrievals and ground-based measurements from >1000 stations from 17 monitoring networks, spread over the globe, disseminated through the International Soil Moisture Network (ISMN). The analysis reveals that the performance of the remotely-sensed SM retrievals generally varies depending on ecoregions, land cover types, climate conditions, and between the monitoring networks. It also reveals that temporal sampling of the data, the frequency of data in time and the spatial coverage, affect the performance metrics. Overall, the performance of SMAP and SMOS-IC products compared slightly better with respect to the ISMN in situ observations than the other remotely-sensed products. ispartof: REMOTE SENSING OF ENVIRONMENT vol:224 pages:289-303 status: published
| Titel: |
Assessment and inter-comparison of recently developed/reprocessed microwave satellite soil moisture products using ISMN ground-based measurements
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| Autor/in / Beteiligte Person: | Al-Yaari, Amen ; Kerr, Yann ; Colliander, Andreas ; Wigneron, Jean-Pierre ; Fernandez-Moran, Roberto ; Pellarin, Thierry ; Richaume, P. ; Hahn, Sebastian ; Mialon, Arnaud ; Fan, Lei ; Dorigo, Wouter ; G. De Lannoy ; Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR ISPA) ; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro) ; Bioclimatologie, INRA ; Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) ; Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]) ; Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) ; Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]) ; 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)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) ; 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 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)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) ; Interactions Sol Plante Atmosphère (ISPA) ; Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE) ; 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) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Université Catholique de Louvain |
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| Zeitschrift: | Remote Sensing of Environment, Jg. 224 (2019-04-01), S. 289-303 |
| Veröffentlichung: | Elsevier BV, 2019 |
| Medientyp: | unknown |
| ISSN: | 0034-4257 (print) ; 1879-0704 (print) |
| DOI: | 10.1016/j.rse.2019.02.008 |
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