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A combined optical-microwave method to retrieve soil moisture over vegetated areas

Authors :
Arnaud Mialon
Jean-Christophe Calvet
Cristian Mattar
Clément Albergel
Juan C. Jiménez-Muñoz
Dominique Guyon
P. Richaume
José A. Sobrino
Yann Kerr
Jean-Pierre Wigneron
Nathalie Novello
Department of Thermodynamics, Faculty of Physics
Universitat de València (UV)
Écologie fonctionnelle et physique de l'environnement (EPHYSE)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Groupe d'étude de l'atmosphère météorologique (CNRM-GAME)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF)
Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre national de recherches météorologiques (CNRM)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Météo France
Centre National d'Etudes Spatiales (CNES). FRA.
Météo-France Direction Interrégionale Sud-Est (DIRSE)
Météo-France
Écologie fonctionnelle et physique de l'environnement (EPHYSE - UR1263)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
SMOS Science Workshop. 2011; SMOS Science Workshop, Arles, FRA, 2011-09-27-2011-09-29, 4 p., IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2012, 50 (5), pp.1404-1413. ⟨10.1109/TGRS.2011.2179051⟩, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2012, 50 (5), pp.1404-1413. ⟨10.1109/TGRS.2011.2179051⟩, SMOS Science Workshop, SMOS Science Workshop, Centre National d'Etudes Spatiales (CNES). FRA., Sep 2011, Arles, France. 4 p
Publication Year :
2011

Abstract

A simple approach for correcting for the effect of vegetation in the estimation of the surface soil moisture (wS) from L-band passive microwave observations is presented in this study. The approach is based on semi-empirical relationships between soil moisture and the polarized reflectivity including the effect of the vegetation optical depth which is parameterized as a function of the normalized vegetation difference index (NDVI). The method was tested against in situ measurements collected over a grass site from 2004 to 2007 (SMOSREX experiment). Two polarizations (horizontal/vertical) and five incidence angles (20◦, 30◦, 40◦, 50◦, and 60◦) were considered in the analysis. The best wS estimations were obtained when using both polarizations at an angle of 40◦. The average accuracy in the soil moisture retrievals was found to be approximately 0.06 m3/m3, improving the estimations by 0.02 m3/m3 with respect to the case in which the vegetation effect is not considered. The results indicate that information on vegetation (through a vegetation index such as NDVI) is useful for the estimation of soil moisture through the semi-empirical regressions.

Details

Language :
English
ISSN :
01962892
Database :
OpenAIRE
Journal :
SMOS Science Workshop. 2011; SMOS Science Workshop, Arles, FRA, 2011-09-27-2011-09-29, 4 p., IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2012, 50 (5), pp.1404-1413. ⟨10.1109/TGRS.2011.2179051⟩, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2012, 50 (5), pp.1404-1413. ⟨10.1109/TGRS.2011.2179051⟩, SMOS Science Workshop, SMOS Science Workshop, Centre National d'Etudes Spatiales (CNES). FRA., Sep 2011, Arles, France. 4 p
Accession number :
edsair.doi.dedup.....fc305063d7472ee754227d13e89619a5
Full Text :
https://doi.org/10.1109/TGRS.2011.2179051⟩