地表土壤水分是地球水資源的重要組成部分，是控制地表與大氣界面能量和水分交換的重要邊界條件，也是地表蒸散的關(guān)鍵影響因子，對地表水循環(huán)、能量循環(huán)、生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)應(yīng)用都具有意義。

地表土壤水分的獲取方法包括地面觀測、遙感反演和數(shù)據(jù)同化。微波遙感可穿云透霧、全天候全天時工作，被認(rèn)為是全球或區(qū)域尺度獲取土壤水分時空變化的最佳方式。但現(xiàn)有微波遙感土壤水分估算方法需要大量的輔助參數(shù)，包括地表溫度、植被含水量、土壤質(zhì)地、土壤表面粗糙度、植被散射性質(zhì)等。被動微波數(shù)據(jù)的粗空間分辨率進(jìn)一步增加了獲取這些輔助參數(shù)的難度以及不確定性。

近期，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所微波遙感團(tuán)隊(duì)評價了現(xiàn)有被動微波遙感土壤水分產(chǎn)品的精度與不確定性來源，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出一種基于變化探測原理的土壤水分估算方法，根據(jù)植被指數(shù)與地表發(fā)射率之間的三角空間關(guān)系，提出一種基于植被指數(shù)估算像元發(fā)射率變化范圍的經(jīng)驗(yàn)方法。該方法只需提供地表溫度、NDVI兩個輔助參數(shù)，估算的土壤水分與SMAP土壤水分具有極高的相關(guān)性和一致性，與地面實(shí)測數(shù)據(jù)的對比結(jié)果也證實(shí)了該方法的可行性。

該算法簡化了土壤水分估算的復(fù)雜度，降低了對輔助參數(shù)的依賴性。研究結(jié)果可提高土壤水分估算精度，有利于土壤水分的全球制圖。相關(guān)成果發(fā)表在Remote Sensing、IEEE JSTARS上，副研究員鄭興明為第一作者，研究員李曉峰為通訊作者。研究得到國家自然科學(xué)基金資助。

該研究估算土壤水分與SMAP L3土壤水分產(chǎn)品對比結(jié)果，分別為V極化、H極化、H和V極化

該研究估算土壤水分與野外實(shí)測土壤水分的對比結(jié)果，分別為SMAP L3產(chǎn)品、H極化、V極化、H和V極化

該研究估算土壤水分對輸入?yún)?shù)的誤差依賴性，“+”號表示日降水超過10毫米