Total precipitable water (TPW) of satellite-borne microwave radiometer retrievals is compared with the data that were collected from 49 island radiosonde stations for the period 2007–2015. Great consistency was found between TPW measurements made by radiosonde and eight satellite-borne microwave radiometers, including SSMI-F13, SSMI-F14, SSMIS-F16, SSMIS-F17, AMSR-E, AMSR-2, GMI, and WindSat. Mean values of the TPW differences for eight satellites ranged from −0.51 to 0.38mm, both root mean square errors and standard deviations were around 3mm, and all of the correlation coefficients between satellite TPW retrievals and radiosonde TPW for each satellite can reach 0.99. Subsequently, an analysis of the comparison results was conducted, which revealed three problems in the satellite TPW retrieval and two problems in radiosonde data. For TPW retrievals of satellite, when the values are above 60 mm, the precision of TPW retrieval significantly decreases with a distinct dry bias, which can reach 4 mm; additionally, abias related to wind speed and the uncertainty with the TPW retrieval in the presence of rain, which is stronger than 1mm/h, was found. The TPW measurements of radiosonde made by the type of IM-MK3 from India were quite unreliable, and almost all of the radiosonde data during the daytime were plagued by a dry bias.

摘 要 ： 空 间 网 格 分 辨 率 为 9 km 的 SMAP (Soil Moisture Active and Passive)、 0.1D (Degree) 的 ASCAT (The Advanced Scatterometer) 、 25 km 的 FY-3B 以及 25 km ESA-CCI (European Space Agency -Climate Change Initiative) 是较为广泛应用的卫星遥感土壤水分产品，对数据质量的评价是进一步应用于旱情监测、蒸散发估算等研究的 前提。本研究基于 2018 年 9 月在闪电河流域内蒙古农牧交错带区域开展的碳、水循环与能量平衡遥感综合试验， 采用近似同步的两种尺度观测数据即点尺度地面实测土壤水分数据以及面尺度 (1 km×1 km) 机载土壤水分数 据 ， 利用 RMSE (Root Mean Square Error)， MAE (Mean Absolute Error)，R (Correlation Coefficient)，Bias 以及 ubRMSE (unbiased Root Mean Square Error) 等评价指标分别对 SMAP， ASCAT， FY-3B， ESA-CCI 土壤水分卫 星遥感产品进行了评价。本研究利用机载土壤水分数据作为桥梁，实现了从点尺度地面实测土壤水分数据、 至面尺度 (1 km×1 km) 机载土壤水分数据、再至粗格网面尺度 (9 km×9 km、0.1 D×0.1 D、25 km×25 km) 卫星 遥感土壤水分产品的对比分析过程。利用地面观测值对机载观测土壤水分开展评价分析，发现在裸土区域，机 载土壤水分数据与地面实测数据较为一致，RMSE， MAE， Bias， ubRMSE 以及 R 值分别为 0.033 cm 3 /cm 3 ， 0.030 cm 3 /cm 3 ， -0.004 cm 3 /cm 3 ， 0.033 cm 3 /cm 3 ， 0.474。对卫星土壤水分产品的评价结果显示，SMAP 的 9 km 土壤 水分卫星产品与地面观测更为一致，其 RMSE，MAE，Bias，ubRMSE 以及 R 值分别为 0.037 cm 3 /cm 3 ，0.032 cm 3 /cm 3 ，-0.008 cm 3 /cm 3 ， 0.036 cm 3 /cm 3 ， 0.507。SMAP， ASCAT， FY-3B 以及 ESA-CCI 与机载土壤水分数据有更高的相 关性，R 值分别为 0.735， 0.558， 0.558， 0.575。综上，闪电河流域实验区内的 4 种卫星遥感土壤水分产品中， SMAP 产品与地面土壤水分、机载土壤水分数据均较为一致，其次是 FY-3B 与 ESA-CCI。 关键词：土壤水分， SMAP(Soil Moisture Active and Passive)， ASCAT(The Advanced Scatterometer)， FY-3B， ESA-CCI(European Space Agency-Climate Change Initiative) 引用格式：谢秋霞， 贾立， 陈琪婷， 尹燕旻， Menenti Massimo.2021. 闪电河流域农牧交错带微波遥感土壤水分产品评价 . 遥感学 报， 25(4)：974-989 Xie Q X， Jia L， Chen Q T，Yin Y M and Massimo M. 2021. Evaluation of microwave remote sensing soil moisture products in farming-pastoral area of Shandian river basin. National Remote Sensing Bulletin，25(4)： 974-989 ［DOI： 10.