Spatio-temporal distribution of soil surface moisture in a heterogeneously farmed Mediterranean catchment

Hébrard, Olivier; Voltz, Marc; Andrieux, Patrick; Moussa, Roger

doi:10.1016/j.jhydrol.2006.02.012

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“…Therefore, the estimated SM may be as much as eight days apart from the measured SM. At the same time, soil moisture has been reported to vary greatly, even daily, depending on topography, soil properties and meteorological conditions [38].…”

Section: Validation and Analysis Of Environmental Parametersmentioning

confidence: 99%

Spatial and Temporal Distribution of Soil Moisture at the Catchment Scale Using Remotely-Sensed Energy Fluxes

Alexandridis

Cherif

Bilas

et al. 2016

Water

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Despite playing a critical role in the division of precipitation between runoff and infiltration, soil moisture (SM) is difficult to estimate at the catchment scale and at frequent time steps, as is required by many hydrological, erosion and flood simulation models. In this work, an integrated methodology is described to estimate SM at the root zone, based on the remotely-sensed evaporative fraction (Λ) and ancillary information on soil and meteorology. A time series of Terra MODIS satellite images was used to estimate SM maps with an eight-day time step at a 250-m spatial resolution for three diverse catchments in Europe. The study of the resulting SM maps shows that their spatial variability follows the pattern of land cover types and the main geomorphological features of the catchment, and their temporal pattern follows the distribution of rain events, with the exception of irrigated land. Field surveys provided in situ measurements to validate the SM maps' accuracy, which proved to be variable according to site and season. In addition, several factors were analyzed in order to explain the variation in the accuracy, and it was shown that the land cover type, the soil texture class, the temporal difference between the datasets' acquisition and the presence of rain events during the measurements played a significant role, rather than the often referred to scale difference between in situ and satellite observations. Therefore, the proposed methodology can be used operationally to estimate SM maps at the catchment scale, with a 250-m spatial resolution and an eight-day time step.

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Section: Validation and Analysis Of Environmental Parametersmentioning

confidence: 99%

Spatial and Temporal Distribution of Soil Moisture at the Catchment Scale Using Remotely-Sensed Energy Fluxes

Alexandridis

Cherif

Bilas

et al. 2016

Water

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“…Atualmente, a geoestatística vem sendo amplamente utilizada para identificar e definir a estrutura espacial da umidade do solo (Western et al, 2004;Hébrard et al, 2006;Brocca et al, 2007;Zhu & Shao, 2008). Essa ferramenta permite quantificar a estrutura espacial, possibilitando inferências sobre o padrão espacial da umidade do solo a partir da modelagem dos semivariogramas empíricos.…”

Section: Introductionunclassified

“…Assim, de acordo com Moore et al (1998), durante o período úmido, quando a precipitação excede a evapotranspiração, o padrão é dominado pelo movimento lateral da água, tanto na superfície quanto na subsuperfície, sendo a topografia o fator dominante. No entanto, segundo Hébrard et al (2006), no período seco, quando a evapotranspiração excede continuamente a precipitação, as condições de demanda atmosférica são dominantes do padrão espacial do conteúdo de água no solo, sendo esse padrão reflexo das diferenças de uso e das classes de solo, tendo aparência mais aleatória. Nesse sentido, a estrutura de continuidade espacial da umidade do solo, a qual descreve seu padrão espacial, pode variar ao longo do ano, especialmente em regiões onde há forte concentração da precipitação em determinado período, uma vez que os fatores que controlam a umidade do solo estão associados às condições climáticas predominantes.…”

Section: Introductionunclassified

Padrão espaço-temporal da umidade volumétrica do solo em uma bacia hidrográfica com predominância de latossolos

Ávila¹,

Mello²,

Mello³

et al. 2011

Rev. Bras. Ciênc. Solo

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A umidade volumétrica do solo possui alta variabilidade espacial e temporal devido à influência de vários fatores ambientais e de uso do solo. Desse modo, seu entendimento assume papel fundamental na modelagem dos processos que envolvem o escoamento superficial, a erosão do solo e o transporte de sedimentos. Nesse contexto, objetivou-se neste estudo avaliar o padrão espacial e temporal da umidade volumétrica na camada superficial do solo, nas diferentes estações do ano, em uma bacia hidrográfica experimental, com predominância de latossolos, localizada na região Sul de Minas Gerais. Para isso, utilizou-se o conceito de estabilidade temporal e escalonamento de semivariogramas, o qual possibilitou a comparação da estrutura espacial dos modelos de semivariogramas ajustados. Foi possível detectar forte dependência espacial da umidade do solo na bacia hidrográfica, com grau de dependência sempre acima de 80 %, e os semivariogramas escalonados mostraram semelhanças no padrão espacial no verão e no outono e diferenças em relação ao inverno e à primavera. Dessa forma, constatou-se que houve diferença no padrão espacial da umidade do solo ao longo do ano, contudo maior homogeneidade no período chuvoso (verão). Ocorreu variação no padrão temporal de umidade do solo de acordo com as estações do ano, sendo verificada tendência nos dados de inverno e primavera, demonstrada pelo teste de Spearman. Devido às diferenças verificadas no padrão espaçotemporal da umidade do solo ao longo das estações do ano, quatro pontos distintos foram identificados, um em cada estação, para implantação de monitoramento permanente desse atributo do solo na bacia hidrográfica.

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“…A metodologia geoestatística tem sido, muitas vezes, empregada para caracterizar os padrões espaciais dos atributos do solo (Zhu & Shao, 2008;Brocca et al, 2007;Cichota et al, 2006;Hébrard et al, 2006;Souza et al, 2004;2005;Western et al, 2004). O conceito central da geoestatística, segundo Vieira (2003), remete à determinação da magnitude da variabilidade espacial expressa por um semivariograma, o qual descreve a estrutura da continuidade espacial da variável.…”

Section: Introductionunclassified

Continuidade e distribuição espacial da umidade do solo em bacia hidrográfica da Serra da Mantiqueira

Ávila¹,

Mello²,

Silva³

2010

Rev. bras. eng. agríc. ambient.

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RESUMOO entendimento associado à continuidade espacial da umidade do solo é imprescindível para compreensão e predição de fenômenos relacionados aos processos hidrológicos. A metodologia geoestatística tem sido empregada muitas vezes, para estudos desta natureza. Neste contexto, o semivariograma é utilizado para modelar a continuidade espacial de uma variável para, seu posterior mapeamento. O objetivo no presente estudo foi modelar a continuidade espacial da umidade do solo em uma bacia hidrográfica experimental na região da Serra da Mantiqueira, Minas Gerais, e posteriormente o mapeamento da umidade do solo ao longo do tempo. Os modelos de semivariograma exponencial, esférico e gaussiano, foram ajustados por Mínimos Quadrados Ordinários, Mínimos Quadrados Ponderados e Máxima Verossimilhança, testando sua aderência pelo grau de dependência espacial e validação cruzada. O modelo exponencial apresentou melhor ajuste em 59% dos casos. O grau de dependência espacial médio foi de 88%, conferindo forte grau de dependência à estrutura de continuidade espacial. O mapeamento da umidade do solo mostrou comportamento fortemente associado ao uso do solo e condições topográficas. Palavras-chave: semivariograma, validação cruzada, mapeamento, geoestatísticaSpatial continuity and distribution of soil moisture in a watershed of the Mantiqueira Range ABSTRACT The knowledge related to the spatial continuity of the soil moisture is essential for understanding and prediction of the hydrological processes. The geostatistical methodology has often been applied in such studies. In this context, the semi-variogram is used to model the spatial continuity of a specific variable for its mapping. This work aimed to model the spatial continuity of soil moisture in an experimental watershed located in Mantiqueira Range, MG, and then to generate map of soil moisture through the year. Exponential, spherical and gaussian semi-variogram models were fitted applying the Ordinary Least Square, Weighted Minimum Square and Maximum Likelihood methodologies, testing their adherence based on the Spatial Dependence Degree and database from Cross-Validation procedure. The exponential model presented better performance in 59% of the situations. The mean Spatial Dependence Degree was 88%, showing a strong dependence degree to the spatial continuity structure. The soil moisture mapping demonstrated behavior strongly associated to the land use and topographical conditions.

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Spatio-temporal distribution of soil surface moisture in a heterogeneously farmed Mediterranean catchment

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Spatial and Temporal Distribution of Soil Moisture at the Catchment Scale Using Remotely-Sensed Energy Fluxes

Spatial and Temporal Distribution of Soil Moisture at the Catchment Scale Using Remotely-Sensed Energy Fluxes

Padrão espaço-temporal da umidade volumétrica do solo em uma bacia hidrográfica com predominância de latossolos

Continuidade e distribuição espacial da umidade do solo em bacia hidrográfica da Serra da Mantiqueira

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