ارزیابی محصولات بارش gpm و تصویربرداری رطوبت خاک با استفاده از داده‌های smap در شمال‌‌غرب ایران

ماهواره فعال/غیرفعال رطوبت خاک (smap)، برای نقشه‌برداری و پایش رطوبت سطحی خاک توسعه یافته است و در نقشه‌برداری طغیان رودخانه‌ها استفاده می‌شود. ازطرف‌دیگر، ماموریت اندازه‌گیری جهانی بارش (gpm)، اولین ماهواره‌ای است که هدف آن اندازه‌گیری بارش باران و برف سبک و همچنین باران‌های شدید حاره‌ای است. بازیابی‌های یکپارچه چند‌ماهواره‌ای برای gpm (imerg)، برآوردهای شبه‌کره‌ای (°n60°-s60) از بارش را فراهم می‌آورد. در این مطالعه، تخمین بارش روزانه سه اجرای imerg (نسخه 4) با داده‌های بارش 22 ایستگاه همدیدی سازمان هواشناسی کشور واقع در شمال‌غرب و غرب ایران، برای دوره آوریل 2016 تا فوریه 2017 مقایسه می‌شوند. کمیت‌های راست‌آزمایی برای دو آستانه وقوع بارش (mm/day 1/0) و نیز بارش‌های متوسط یا بیشتر (mm/day 5) محاسبه شدند. نتایج، فروتخمین این سه اجرا (محصولات) را برای بارش‌های بیشتر از mm/day 5 نشان می‌دهند، اگرچه میزان این فروتخمین برای محصول imergf نسبت به دو محصول دیگر کمتر است. همچنین در آستانه دوم، احتمال آشکارسازی (pod) و امتیاز مهارتی پیرس (pss) بیانگر کارایی بهتر محصول imergf نسبت به دو محصول دیگر است. کمیت‌های نسبت هشدارهای نادرست (far) و احتمال آشکارسازی نادرست (pofd) برای هر سه محصول تقریباً یکسان است. به‌علاوه، در این تحقیق با استفاده از این دو سامانه ماهواره‌ای، نقشه‌برداری ماهواره‌ای سیل شدید در شمال‌غرب ایران در 14 آوریل 2017 (25 فروردین 1396) انجام شده است. مطابقت تغییرات محصول رطوبت خاک حاصل از smap با سامانه بارشی آشکارسازی شده توسط gpm، دلالت بر امکان استفاده عملیاتی ترکیبی این دو ماموریت برای ارزیابی و پایش سیل دارد.

Evaluation of GPM precipitation products and mapping soil moisture using SMAP data in the northwest of Iran

Soil moisture influences the partitioning of rainfall into evapotranspiration, infiltration and runoff, hence it is an important factor for determining the magnitude of flood events. The Soil Moisture Active and Passive (SMAP) mission is a microwave allweather sensor with cloud penetration capability it can be harnessed for inundation mapping. On the other hand, Global Precipitation Measurement (GPM) is the first satellite that has been designed to measure light rain and snowfall, in addition to heavy tropical rainfall. The Integrated MultisatellitE Retrievals for GPM (IMERG) products, with 0.1° × 0.1° spatial resolution and 30 min temporal resolution, are available in the form of nearrealtime data, i.e., IMERG Early and Late, and in the form of postrealtime research data, i.e., IMERG Final, after monthly rain gauge analysis is received and taken into account. In this study, daily rainfall estimates from IMERG Early, Late, and Final runs (IMERGE, IMERGL and IMERGF) are compared with daily precipitation measured by 22 synoptic raingauges over the northwest and western regions of Iran. Assessment is implemented for a period from April 2016 to February 2017. The assessment technique is using a contingency table that reflects the frequency of “Yes” and “No” of the satellite estimation. We have used two threshold values of 0.1 mm/day to define rain/no rain and 5.0 mm/day as moderate or higher rainfall events. The scatter plots of daily precipitation values, IMERGE, IMERGL and IMERGF data against raingauge observations, indicate underestimation according to Bias for moderate or higher rainfall; this is more so when the precipitation threshold is increased. However, the IMERGF shows better performance (i.e., closer to onetoone line) in estimating moderate or higher rain. For the first threshold, all the three runs show approximately same performances; but some differences are seen at the second threshold. At this threshold, POD for IMERGF is about 0.27 and for the two other products is about 0.14, which means larger fraction of the observed “Yes” events was correctly estimated by IMERGF than IMERGE and IMERGL. At the second part of this work, the synergistic use of satellitebased precipitation and soil moisture observations was dedicated to mapping of flood monitoring in the northwest of Iran on 14 April 2017. In this study, a valueadded product was used that oversamples the SMAP volumetric soil moisture data with a spatial resolution of 40 km and posts it on a 9 km grid, SPL2SMP_E. The SMAP data maps show a pattern that is consistent with the precipitation maps; i.e., following the rainfall on 14 April, there is an increase in the saturated area and after that it begins to decay. So together, SMAP and GPM can provide information on the surface water fluxes, an important quantity for assessing and monitoring the Earth’s fresh water resources. Therefore, integrated GPM and SMAP data can serve as a key tool for application users and emergency management to assess the extent and potential impact of flooding events among other hydrometeorological phenomena.