Toprak nemi, yani toprağın gözenek boşluklarında saklanan su miktarı, karasal karbon, su ve enerji döngüleri, kara -atmosfer etkileşimleri ve tarımsal uygulamalar için gereklidir. Bununla birlikte, toprak neminin doğru bir şekilde izlenmesi ve bölgesel ve küresel ölçeklerde veri belirsizliklerinin ölçülmesi zordur. Bu zorlukları ele almak için bu makale Bilimsel veriler Kıta yüzeyi modellerinden, uzaktan algılama, reanaliz ve makine öğrenimi tabanlı yöntemlerden 19 veri kümesini entegre eden birleşik Toprak Nemi (ENUSM) veri paketini, Kıta Amerika Birleşik Devletleri'nde (CONUS) standart bir protokol ile sunar. Veri kümeleri, 0.25 derecelik ve aylık uzaysal çözünürlüklerde yüzey toprak nemi için işlenir. Daha sonra Conus'un altı Köppen-Geiger iklim sınıflandırmaları (KGCCS) arasında veriler arası bir karşılaştırma gerçekleştiriyoruz. Bu kapsamlı toprak nem veri paketi, CONUS genelinde toprak nem özellikleri konusundaki anlayışımızı geliştirmeyi amaçlamaktadır.
Bu blog yazısında, toprak nemin neden önemli olduğunu ve Enusm'un karasal ekosistemler, kara-atmosfer etkileşimleri ve karar verme faaliyetleri için nasıl gerekli olduğunu araştırıyoruz.
Toprak nemi neden önemlidir?
Toprak nemi, suyun karasal ekosistemlerin içinde ve boyunca ve arazi ve atmosfer arasında dolaştığı çeşitli süreçlerle belirlenir. Bu süreçler şunları içerir:
- Yağış: Herhangi bir formda su – sıvı veya katı – atmosferden dünya yüzeyine düşer
- Toprak buharlaşma: su doğrudan toprak gözeneklerinden buharlaştırıldı
- Terleme: Bitki Hücrelerinden Su Terleme Süreci, bitkinin stomaları yoluyla salın
- Akış: Toprak tüm yağışları ememediğinde fazla suyun Dünya yüzeyine hareketi
Toprak nemi, bitki büyümesini desteklemede, su döngüsünü düzenlemede, hava ve iklim modellerini etkilemede ve genel toprak sağlığını korumada hayati bir rol oynar. Etkili toprak yönetimi, tarımsal üretkenliğin sürdürülmesi, arazinin bozulmasını önlemek ve değerli su kaynaklarının korunması için toprak neminin kapsamlı bir değerlendirmesi gereklidir.
Enusm nedir?
Enusm, hem bilimsel araştırma hem de karar verme faaliyetleri için önemli hale getirerek aşağıdaki özelliklere sahiptir:
- Arazi yüzeyi modelleri, uzaktan algılama, reanaliz ve makine öğrenimi tabanlı yöntemler dahil olmak üzere 19 kaynaktan verileri entegre eden kapsamlı bir veri paketi
- Veri setini tutarlı çözünürlüklerde entegre eden ve işleyen ve veri enterpolasyonu ihtiyacını en aza indiren yeni bir veriler arası karşılaştırma çerçevesi
- Toprak neminin mevsimsellik ve interannual değişkenliğini yakalayan ve bölgesel ve küresel modellerin karşılaştırmasını kolaylaştıran ılımlı bir uzaysal çözünürlük
- Toprak nem özelliklerini en güçlü şekilde etkileyen çevresel faktörleri tanımlamak için özellik önemi analizi
Enusm ne gösteriyor?
Toprak nem verilerini çeşitli kaynaklardan işleyerek, Conus boyunca ve farklı KGCC'lerde toprak nemindeki mekansal ve zamansal varyasyonları ortaya çıkarırız. Ekstrakte edilen toprak nem özellikleri farklı desenleri vurgular, batı conus daha düşük toprak nemi, ancak Doğu Conus'a kıyasla daha yüksek varyasyon değer katsayısı sergiler. Uzaktan algılama veri kümeleri daha kuru koşulları gösterme eğilimindeyken, reanaliz ürünleri ıslak koşullar önermektedir. Açıklanabilir makine öğrenimi, toprak nem özelliklerini etkilemede farklı çevresel faktörlerin önemini ölçmek için kullanılır. Sonuçlar, yağış, yaprak alanı indeksi (LAI), yüzey hava sıcaklığı ve toprak dokusunun, ortalama toprak neminin 19 veri kümesi boyunca uzamsal dağılımını yönlendiren birincil faktörler olduğunu göstermektedir. Ayrıca, veri kümelerindeki zamansal ölçeklerdeki tutarsızlıkları vurgulamak için dalgacık güç spektrum analizi için yerinde toprak nem gözlemleri ekliyoruz. Bu çalışma kapsamlı bir toprak nem veri paketi ve Dünya sistemi modeli değerlendirmesi, belirsizlik niceliği, kuraklık etki değerlendirmesi, arazi atmosfer etkileşim çalışmaları ve kuraklık müdahale planlaması için uygulanabilecek analitik bir çerçeve sunmaktadır.
(a) Kıta Amerika Birleşik Devletleri'nin (Conus) Koppen-Geiger İklim Sınıflandırması (KGCC) haritası; (b) 2016-2018'in büyüme mevsimi (Nisan – Ekim) boyunca 19 SM ürününün ortalama toprak nemi (SM); (c) 19 veri kümesi (ALL) ve her veri türü için ortalama toprak nemi – –– kara yüzey modeli (LSM), uzaktan algılama (RS), reanaliz (RE) ve makine öğrenimi (ml) – -over conus (gri çubuklar), burada farklı tiplerde farklı kgcc'lerde toprak neminin renklendirilmiş çubuklar ile temsil edildiği, her bir casit kgCS ile temsil edilir. (A) ve (b) 'deki histogramlar, iklim bölgelerinin frekans dağılımını ve sırasıyla 19 veri kümesinin toprak nemi ortalamasını göstermektedir.
Enusm'a nasıl erişebilirsiniz?
Enusm ve veri işleme için kullanılan komut dosyaları, https://zenodo.org/records/14542239 adresinde serbestçe kullanılabilir. Ayrıca veri kümelerini 0.25 dereceye ve günlük uzamsal çözünürlüğe yeniden derliyoruz ve bu veri paketinin boyutu 39 gigabayt. Kullanıcılar Zenodo'daki günlük toprak nem kayıtlarını yayınlamak yerine, araştırma ekibimizle iletişime geçerek günlük verileri isteyebilirler.
Enusm'u araştırmanızda kullanmak ister misiniz? Yorumlarda bize bildirin.
Bir yanıt yazın