Published January 23, 2017 | Version v1
Publication Open

Comparison of measured brightness temperatures from SMOS with modelled ones from ORCHIDEE and H-TESSEL over the Iberian Peninsula

Creators

  • 1. Laboratoire de Météorologie Dynamique
  • 2. Centre National de la Recherche Scientifique
  • 3. Centre National pour la Recherche Scientifique et Technique (CNRST)
  • 4. European Centre for Medium-Range Weather Forecasts
  • 5. Parc Científic de la Universitat de València
  • 6. Institut de Ciències del Mar

Description

Abstract. L-band radiometry is considered to be one of the most suitable techniques to estimate surface soil moisture (SSM) by means of remote sensing. Brightness temperatures are key in this process, as they are the main input in the retrieval algorithm which yields SSM estimates. The work exposed compares brightness temperatures measured by the SMOS mission to two different sets of modelled ones, over the Iberian Peninsula from 2010 to 2012. The two modelled sets were estimated using a radiative transfer model and state variables from two land-surface models: (i) ORCHIDEE and (ii) H-TESSEL. The radiative transfer model used is the CMEM. Measured and modelled brightness temperatures show a good agreement in their temporal evolution, but their spatial structures are not consistent. An empirical orthogonal function analysis of the brightness temperature's error identifies a dominant structure over the south-west of the Iberian Peninsula which evolves during the year and is maximum in autumn and winter. Hypotheses concerning forcing-induced biases and assumptions made in the radiative transfer model are analysed to explain this inconsistency, but no candidate is found to be responsible for the weak spatial correlations at the moment. Further hypotheses are proposed and will be explored in a forthcoming paper. The analysis of spatial inconsistencies between modelled and measured TBs is important, as these can affect the estimation of geophysical variables and TB assimilation in operational models, as well as result in misleading validation studies.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص. يعتبر القياس الإشعاعي للنطاق الترددي L أحد أنسب التقنيات لتقدير رطوبة التربة السطحية (SSM) عن طريق الاستشعار عن بعد. تعد درجات حرارة السطوع أساسية في هذه العملية، لأنها المدخل الرئيسي في خوارزمية الاسترجاع التي تنتج تقديرات SSM. يقارن العمل المكشوف درجات حرارة السطوع التي تم قياسها بواسطة مهمة SMOS بمجموعتين مختلفتين من النماذج، على شبه الجزيرة الأيبيرية من 2010 إلى 2012. تم تقدير المجموعتين المنمذجتين باستخدام نموذج النقل الإشعاعي ومتغيرات الحالة من نموذجين لسطح الأرض: (1) ORCHIDEE و (2) H - TESSEL. نموذج النقل الإشعاعي المستخدم هو CMEM. تُظهر درجات حرارة السطوع المقاسة والمنمذجة توافقًا جيدًا في تطورها الزمني، لكن هياكلها المكانية غير متسقة. يحدد تحليل الوظيفة المتعامدة التجريبية لخطأ درجة حرارة السطوع بنية مهيمنة على الجنوب الغربي من شبه الجزيرة الأيبيرية تتطور خلال العام وتصل إلى الحد الأقصى في الخريف والشتاء. يتم تحليل الفرضيات المتعلقة بالتحيزات والافتراضات المستحثة بالإجبار في نموذج النقل الإشعاعي لشرح هذا التناقض، ولكن لم يتم العثور على أي مرشح مسؤول عن الارتباطات المكانية الضعيفة في الوقت الحالي. يتم اقتراح المزيد من الفرضيات وسيتم استكشافها في ورقة قادمة. يعد تحليل التناقضات المكانية بين السل المنمذج والمقاس أمرًا مهمًا، حيث يمكن أن يؤثر ذلك على تقدير المتغيرات الجيوفيزيائية واستيعاب السل في النماذج التشغيلية، وكذلك يؤدي إلى دراسات تحقق مضللة.

Translated Description (French)

Résumé. La radiométrie en bande L est considérée comme l'une des techniques les plus appropriées pour estimer l'humidité du sol de surface (SSM) au moyen de la télédétection. Les températures de luminosité sont essentielles dans ce processus, car elles constituent l'entrée principale de l'algorithme de récupération qui fournit des estimations SSM. Le travail exposé compare les températures de luminosité mesurées par la mission SMOS à deux ensembles différents de modèles, sur la péninsule ibérique de 2010 à 2012. Les deux ensembles modélisés ont été estimés à l'aide d'un modèle de transfert radiatif et de variables d'état à partir de deux modèles de surface terrestre : (i) ORCHIDEE et (ii) H-TESSEL. Le modèle de transfert radiatif utilisé est le CMEM. Les températures de luminosité mesurées et modélisées montrent un bon accord dans leur évolution temporelle, mais leurs structures spatiales ne sont pas cohérentes. Une analyse de fonction orthogonale empirique de l'erreur de la température de luminosité identifie une structure dominante sur le sud-ouest de la péninsule ibérique qui évolue au cours de l'année et est maximale en automne et en hiver. Les hypothèses concernant les biais induits par le forçage et les hypothèses faites dans le modèle de transfert radiatif sont analysées pour expliquer cette incohérence, mais aucun candidat n'est trouvé responsable des faibles corrélations spatiales pour le moment. D'autres hypothèses sont proposées et seront explorées dans un prochain article. L'analyse des incohérences spatiales entre les TB modélisées et mesurées est importante, car elles peuvent affecter l'estimation des variables géophysiques et l'assimilation de la TB dans les modèles opérationnels, ainsi que donner lieu à des études de validation trompeuses.

Translated Description (Spanish)

Resumen. La radiometría en banda L se considera una de las técnicas más adecuadas para estimar la humedad superficial del suelo (SSM) mediante teledetección. Las temperaturas de brillo son clave en este proceso, ya que son la entrada principal en el algoritmo de recuperación que produce estimaciones de SSM. El trabajo expuesto compara las temperaturas de brillo medidas por la misión SMOS con dos conjuntos diferentes de modelos, en la Península Ibérica de 2010 a 2012. Los dos conjuntos modelados se estimaron utilizando un modelo de transferencia radiativa y variables de estado de dos modelos de superficie terrestre: (i) ORCHIDEE y (ii) H-TESSEL. El modelo de transferencia radiativa utilizado es el CMEM. Las temperaturas de brillo medidas y modeladas muestran un buen acuerdo en su evolución temporal, pero sus estructuras espaciales no son consistentes. Un análisis empírico de la función ortogonal del error de la temperatura de brillo identifica una estructura dominante en el suroeste de la Península Ibérica que evoluciona durante el año y es máxima en otoño e invierno. Las hipótesis sobre los sesgos inducidos por el forzamiento y los supuestos realizados en el modelo de transferencia radiativa se analizan para explicar esta inconsistencia, pero no se encuentra ningún candidato responsable de las débiles correlaciones espaciales en este momento. Se proponen más hipótesis y se explorarán en un próximo documento. El análisis de las inconsistencias espaciales entre las TB modeladas y medidas es importante, ya que pueden afectar la estimación de las variables geofísicas y la asimilación de la TB en los modelos operativos, así como dar lugar a estudios de validación engañosos.

Files

hess-21-357-2017.pdf.pdf

Files (1.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:48856defd7a5dbe79d5726e8bb59391d
1.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مقارنة درجات حرارة السطوع المقاسة من SMOS مع درجات الحرارة النموذجية من ORCHIDEE و H - TESSEL فوق شبه الجزيرة الأيبيرية
Translated title (French)
Comparaison des températures de luminosité mesurées par SMOS avec celles modélisées par ORCHIDEE et H-TESSEL sur la péninsule ibérique
Translated title (Spanish)
Comparación de las temperaturas de brillo medidas de SMOS con las modeladas de ORCHIDEE y H-TESSEL en la Península Ibérica

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2205178534
DOI
10.5194/hess-21-357-2017

Is supplement to
https://openalex.org/W891989790 (Other)
https://openalex.org/W4386798815 (Other)
https://openalex.org/W4386555858 (Other)
https://openalex.org/W4243776866 (Other)
https://openalex.org/W3100376715 (Other)
https://openalex.org/W3031094829 (Other)
https://openalex.org/W216125233 (Other)
https://openalex.org/W2090659657 (Other)
https://openalex.org/W2042943922 (Other)
https://openalex.org/W2023963387 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1487859523
  • https://openalex.org/W1500410627
  • https://openalex.org/W1589566014
  • https://openalex.org/W1972736953
  • https://openalex.org/W1978556255
  • https://openalex.org/W1987838411
  • https://openalex.org/W1991609056
  • https://openalex.org/W1995167593
  • https://openalex.org/W1999380870
  • https://openalex.org/W2000649309
  • https://openalex.org/W2015884064
  • https://openalex.org/W2018608667
  • https://openalex.org/W2025316819
  • https://openalex.org/W2038694860
  • https://openalex.org/W2039348932
  • https://openalex.org/W2050074898
  • https://openalex.org/W2056825802
  • https://openalex.org/W2063513876
  • https://openalex.org/W2064005663
  • https://openalex.org/W2068380000
  • https://openalex.org/W2070673963
  • https://openalex.org/W2071641450
  • https://openalex.org/W2075750731
  • https://openalex.org/W2077133120
  • https://openalex.org/W2087165560
  • https://openalex.org/W2092670880
  • https://openalex.org/W2108319416
  • https://openalex.org/W2115848599
  • https://openalex.org/W2116428100
  • https://openalex.org/W2120576545
  • https://openalex.org/W2121745948
  • https://openalex.org/W2122477890
  • https://openalex.org/W2123855284
  • https://openalex.org/W2128006102
  • https://openalex.org/W2131403349
  • https://openalex.org/W2132388633
  • https://openalex.org/W2141219203
  • https://openalex.org/W2146671776
  • https://openalex.org/W2148822667
  • https://openalex.org/W2155459956
  • https://openalex.org/W2155607837
  • https://openalex.org/W2170816806
  • https://openalex.org/W2172013666
  • https://openalex.org/W2179203838
  • https://openalex.org/W2179716271
  • https://openalex.org/W2206993828
  • https://openalex.org/W4300792565