基于指数滤波模型的青藏高原根系层土壤水分估算研究

来源：高原气象杂志2025年第1期北京时间：

作者：宋雨曦,苏建宾,文军,郑东海

单位：1. 成都信息工程大学大气科学学院，高原大气与环境四川省重点实验室，四川 成都 610225 ;2. 中国科学院青藏高原研究所，青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室，国家青藏高原科学数据中心，北京 100101

摘要：高精度、 长时序的土壤水分数据对青藏高原陆-气相互作用研究十分重要。然而， 当前青藏高原土壤水分研究大多聚焦表层土壤水分的卫星反演， 根系层土壤水分的估算研究相对匮乏。基于青藏高原五个土壤水分观测网络（狮泉河、 帕里、 那曲、 黑河上游、 玛曲）数据， 本文系统评估了指数滤波模型在青藏高原不同气候与下垫面区域估算根系层（10 cm/20 cm/40 cm）土壤水分的适用性， 探讨了不同环境因素（土壤、 气候、 植被）对模型特征时长参数T值的影响， 最后评估了利用三种方法（各观测网络或青藏高原站点最优T值（T opt）中位数、 随机森林模型）获取的区域T值估算青藏高原根系层土壤水分的可靠性。研究发现： （1）随着土壤深度的增加， 根系层与表层土壤水分的相关性降低， 而其空间异质性增大， 导致指数滤波模型的应用精度降低， 而模型T值及其空间异质性增大； （2）空间上随着降水量和土壤含水量的增加， 根系层与表层土壤水分的相关性增大， 而其空间异质性降低， 使得指数滤波模型的应用精度上升， 而其在区域内不同站点应用精度的差异呈现降低趋势； （3）土壤性质尤其是砂土含量是控制青藏高原区域T值空间分布的主要因素； （4）T值的获取对指数滤波模型在青藏高原的应用精度影响较小， 当前常用的区域T opt中位数和随机森林模型均能获取相对合理的区域T值和取得一致且相对准确的模拟结果。本研究的发现有望推动利用指数滤波模型基于卫星表层土壤水分资料准确获取青藏高原根系层土壤水分。

关键词：青藏高原,指数滤波模型,根系层土壤水分,不同气候与下垫面区域

基金资助：国家重点研发计划项目(2023YFB3905801)