توسعه الگوریتم های بهبود یافته برای ریزمقیاس سازی رطوبت خاک سطحی ماهواره SMAP با استفاده از داده ماهواره های نوری/حرارتی

در این پژوهش، یک روش جدید ریزمقیاس سازی بر پایه داده ماهواره های نوری به منظور بهبود مقیاس مکانی رطوبت خاک ماهواره فعال - غیرفعال رطوبت خاک (SMAP) با استفاده از داده های مقیاس بالای ماهواره مریی/فروسرخ MODIS معرفی شده است. این مدل برپایه رابطه خطی فیزیکی بین رطوبت خاک و انعکاس تغییر یافته طول موج کوتاه فروسرخ (STR) می باشد. مدل فیزیکی با مدل ذوزنقه ای تجربی به منظور ارزیابی عملکرد STR به جای دمای سطح خاک مقایسه شد. در این مطالعه، داده های ماهواره های MODIS و SMAP از سال 2015 تا 2018 مورد استفاده قرار گرفتند و رطوبت خاک ریزمقیاس شده با استفاده از داده های زمینی ایستگاه های اندازه گیری رطوبت خاک COSMOS واقع شده در ایالت آریزونای آمریکا مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد با وجود اینکه هر دو الگوریتم های ریزمقیاس سازی مقادیر RMSE را کاهش دادند، الگوریتم فیزیکی بطور کلی عملکرد بهتری نسبت به الگوریتم تجربی نشان می دهد. هرچند، رطوبت خاک ریزمقیاس شده توسط الگوریتم ها، ضریب همبستگی (R) کمتری نسبت به رطوبت خاک اندازه گیری شده دارد، اما مقادیر RMSE از 032/0 رطوبت خاک SMAP تا 03/0 و 031/0 و همچنین مقادیر انحراف از معیار از 011/0 رطوبت خاک SMAP تا 0016/0 و 0076/0 به ترتیب برای الگوریتم های ریزمقیاس سازی فیزیکی و تجربی بهبود می یابند. بطور کلی، نتایج نشان داد که الگوریتم ریزمقیاس سازی فیزیکی پیشنهاد شده به خوبی مقیاس مکانی بزرگ رطوبت خاک ماهواره SMAP را بهبود می بخشد و جایگزین کردن دمای سطح خاک با STR می تواند دیدگاه جدیدی را نسبت به علم ریزمقیاس سازی نشان دهد.