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黑河生态水文遥感试验:非均匀下垫面地表蒸散发的多尺度观测试验-通量观测矩阵数据集(宇宙射线土壤水分)
HiWATER:The MUlti-Scale Observation EXperiment on Evapotranspiration over heterogeneous land surfaces 2012 (MUSOEXE-12)-Dataset of Flux Observation Matrix(cosmic-ray soil moisture)


该数据集包含了2012年6月1日至9月20日的通量观测矩阵中两台宇宙射线仪器(crs_a和crs_b)的观测数据。站点位于甘肃省张掖市盈科灌区农田内,下垫面是玉米地。crs_a观测点的经纬度是100.36975E, 38.85385N,海拔1557.16m,crs_b观测点的经纬度是100.37225E, 38.85557N,海拔1557.16m,仪器探头底部距地面0.5m,采样频率是1小时。

宇宙射线仪器的原始观测项目包括:电压Batt(V)、温度T(℃)、相对湿度RH(%)、气压P(hPa)、快中子数N1C(个/小时)、热中子数N2C(个/小时)、快中子采样时间N1ET(s)及热中子采样时间N2ET(s)。发布的数据为经过处理计算后的数据,数据表头包括Date Time(日期 时间)、P(气压 hPa)、N1C(快中子数 个/小时)、N1C_cor(气压订正的快中子数 个/小时)和VWC(土壤体积含水量 %),其处理的主要步骤包括:

1) 数据筛选

数据筛选共四条标准:(1)剔除电压小于和等于11.8伏特的数据;(2)剔除空气相对湿度大于和等于80%的数据;(3)剔除采样时间间隔不在60±1分钟内的数据;(4) 剔除快中子数较前后一小时变化大于200的数据。此外缺失数据用-6999补充。

2) 气压订正

根据仪器说明手册中提到的快中子气压订正公式,对原始数据进行气压订正,得到订正后的快中子数N1C_cor,具体见数据引用文献.

3) 仪器率定

在计算土壤水分的过程中需要对计算公式中的N0进行率定。N0为土壤干燥条件下的快中子数,通常使用测量源区内的土样得到实测土壤水分(或者通过比较密集的土壤水分无线传感器获取)θm(Zreda et al. 2012)和对应时间段内的快中子校正数据N,再反求得到N0。具体见数据引用文献.

在此,根据两台仪器源区内的Soilnet土壤水分数据对仪器进行率定,并根据实际情况之间建立土壤体积含水量θv和快中子之间的关系,即将公式(2)中的θm换作θv处理。分别选取干湿状况差异比较明显的6月26日-27日和7月16日-17日四天的数据,其中6月26日-27日率定数据显示土壤水分较小,因此选取4厘米、10厘米和20厘米的三个值平均值作为率定数据,其变化范围为22%-30%,而7月16日-17日率定数据显示土壤水分较大,因此选取4厘米、10厘米的两个值平均值作为率定数据,其变化范围为28%-39%,最后平均得到crs_a和crs_b的值N0分别为3252、3597。

4) 土壤水分计算

计算得到每小时的土壤含水量数据。具体计算公式见数据引用文献.

多尺度观测试验或站点信息请参考Liu et al. (2016),观测数据处理请参考Zhu et al.(2015)。


本数据要求的多篇文献引用

  1. Li X, Liu SM, Xiao Q, Ma MG, Jin R, Che T, Wang WZ, Hu XL, Xu ZW, Wen JG, Wang LX. A multiscale dataset for understanding complex eco-hydrological processes in a heterogeneous oasis system. Scientific Data, 2017, 4: 170083. doi:10.1038/sdata.2017.83.查看 下载
  2. Zhu ZL, Tan L, Gao SG, Jiao QS. Observation on soil moisture of irrigation cropland by cosmic-ray probe. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2015, 12(3), 472-476. doi:10.1109/LGRS.2014.2346784查看 下载

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  1. Xu ZW, Ma YF, Liu SM, Shi SJ, Wang JM. Assessment of the energy balance closure under advective conditions and its impact using remote sensing data. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 2017, 56: 127-140, doi: 10.1175/JAMC-D-16-0096.1.查看下载
  2. Gao SG, Zhu ZL, Liu SM, Jin R, Yang GC, Tan L. Estimating spatial distribution of soil moisture based on Bayesian maximum entropy method with auxiliary data from remote sensing. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2014, 32, 54-66. doi:10.1016/j.jag.2014.03.003查看下载
  3. Liu SM, Xu ZW, Song LS, Zhao QY, Ge Y, Xu TR, Ma YF, Zhu ZL, Jia ZZ, Zhang F. Upscaling evapotranspiration measurements from multi-site to the satellite pixel scale over heterogeneous land surfaces. Agricultural and Forest Meteorology, 2016, 230-231, 97-113. doi:10.1016/j.agrformet.2016.04.008.查看下载
  4. Han XJ, Jin R, Li X, Wang SG, Soil Moisture Estimation Using Cosmic-Ray Soil Moisture Sensing at Heterogeneous Farmland. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2014, 11(9): 1659-1663查看下载
  5. Han XJ, Franssen HJH, Rosolem R, Jin R, Li X, Vereecken H. Correction of systematic model forcing bias of CLM using assimilation of Cosmic-Ray neutrons and land surface temperature: a study in the Heihe Catchment, China. Hydrology and Earth System Sciences, 2015, 19, 615-629.查看下载
  6. Li X, Cheng GD, Liu SM, Xiao Q, Ma MG, Jin R, Che T, Liu QH, Wang WZ, Qi Y, Wen JG, Li HY, Zhu GF, Guo JW, Ran YH, Wang SG, Zhu ZL, Zhou J, Hu XL, Xu ZW. Heihe Watershed Allied Telemetry Experimental Research (HiWATER): Scientific objectives and experimental design. Bulletin of the American Meteorological Society, 2013, 94(8): 1145-1160, 10.1175/BAMS-D-12-00154.1.查看下载

专题文献

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  2. 李新, 刘绍民, 马明国, 肖青, 柳钦火, 晋锐, 车涛, 王维真, 祁元, 李弘毅, 朱高峰, 郭建文, 冉有华, 闻建光, 王树果. 黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验总体设计. 地球科学进展, 2012, 27(5): 481-498.查看 | 下载

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本数据由“黑河生态水文遥感试验(HiWATER)”产生,用户在使用数据时请在正文中明确声明数据的来源,并在参考文献部分引用本元数据提供的引用方式。

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