Evaluation of near-surface soil moisture data from an AAFC monitoring network in Manitoba, Canada: Implications for L-band satellite validation

Le présent article porte sur l’examen des données sur l’humidité du sol près de la surface (couche superficielle de ∼6 cm) recueillies par un réseau de surveillance d’Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) du sud du Manitoba, au Canada, au cours des saisons de culture 2012 et 2013. Ce réseau sert notamment de site de validation de base dans le cadre de la mission Soil Moisture Active Passive (SMAP). Le réseau comprend actuellement 9 stations situées dans des champs agricoles. Chaque station possède une configuration triple de capteurs d’humidité Hydra Probe installés horizontalement près de la surface (∼5 cm) et à diverses profondeurs d’enracinement, ainsi que des capteurs de surface verticaux installés en permanence (0–5,7 cm). Ce domaine a été étudié de façon intensive durant la campagne terrestre SMAPVEX12 qui s’est déroulée sur 6,5 semaines en juin et juillet 2012, ce qui a permis d’obtenir des ensembles de données coïncidentes sur l’humidité du sol aux fins de l’évaluation de la mise à l’échelle du réseau pour le domaine. Les résultats montrent qu’il existe des différences statistiques entre les données à l’échelle du réseau provenant des capteurs de surface Hydra Probe horizontaux (i}θ3,5–6,5 cm) et verticaux (θ0–5,7 cm) pour la période 2012­2013. Selon la méthode de rééchantillonnage « bootstrap », on observe un écart moyen de 0,018 m3 m-3 (intervalle de confiance de 99 %) entre les mesures effectuées à i}θ3,5–6,5 cm et à θ0–5,7 cm de profondeur (les capteurs installés à θ0­5,7 cm présentent un biais sec). L’analyse des données des stations individuelles montre que les écarts les plus importants entre les mesures effectuées à i}θ3,5–6,5 cm et à θ0–5,7 cm se produisent aux sites ayant une teneur en argile élevée, alors que les capteurs installés dans les sols sablonneux présentent des écarts négligeables. La comparaison des données mises à l’échelle du réseau d’AAC aux données d’échantillonnage sur le terrain et aux données d’un réseau temporaire dense pendant l’expérience SMAPVEX12 montre que le réseau d’AAC est représentatif du domaine compte tenu d’une erreur quadratique moyenne de 0,04 m3 m­3. Ces résultats portent à croire que le réseau d’AAC est adéquat pour la validation des données hyperfréquences en bande L à basse résolution sur l’humidité du sol. La comparaison des données SMOS (Soil Moisture Ocean Salinity) de niveau 2 sur l’humidité du sol aux données du réseau d’AAC mises à l’échelle sur la période 2012–2013 indique une corrélation temporelle supérieure avec l’ensemble de données θ0–5,7cm. L’écart des erreurs quadratiques moyennes entre les données SMOS comparées aux ensembles de données θ3,5–6,5 cm et θ0­5,7 cm du réseau est d’environ 0,018 m3 m-3. Ces résultats portent à croire que les différences touchant les profondeurs de mesure près de la surface et la configuration des capteurs devraient être prises en compte pour la validation de données satellitaires en bande L.