第八届青年地学论坛

土壤湿度是连接陆气碳、水、能量循环的关键变量，是全球气候变化的重要参量。欧洲空间局（ESA）于2009年发射了人类有史以来的第一颗全球土壤湿度观测卫星SMOS（Soil Moisture and Ocean Salinity），距今已有十余年。随后，美国航空航天局（NASA）于2015年发射了SMAP（Soil Moisture Active Passive）卫星，基本实现了时间分辨率2-3天的全球土壤湿度观测能力，其数据集已在世界范围内得到大量应用。然而，由于L波段的波长限制（约21 cm），SMOS和SMAP的数据集仅能代表不超过5cm的表层土壤湿度（Kerr等，2010；Entekhabi等，2010），难以满足天气预报、水灾害预报预警、精细农业对更深层土壤湿度的需求。针对这一问题，本研究提出了使用更长波长的P波段（约40cm）反演更深层（约10-15cm）土壤湿度的方法。本研究在澳大利亚建立了完备的野外实验平台，收集到了迄今为止时间序列最长的（2017-2021）塔基P、L波段辐射计观测数据及其相应的土壤湿度实测数据，同时对地表粗糙度、植被覆盖等影响微波辐射传输的因素加以控制。基于辐射传输模型和野外观测，提出了土壤湿度反演深度估算模型，验证了P波段具有比L波段更深的反演深度的假设。本研究进一步对比了P、L波段在不同地表粗糙度和植被含水量的情况下的土壤湿度反演，发现了P波段相较于L波段具有更高的土壤湿度反演精度，并证实其原因是P波段更长的波长减小了地表粗糙度和植被的影响。本研究致力于建立一套完整的适用于P波段土壤湿度反演的P-MEB（P-band Microwave Emission of the Biosphere）模型，为未来可能发射的新一代P波段土壤湿度观测卫星奠定理论与模型基础。

被动微波,土壤水分,P波段