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黑河生态水文遥感试验:水文气象观测网数据集(大满超级站宇宙射线土壤水分-2017)
HiWATER:Dataset of Hydrometeorological observation network (cosmic-ray soil moisture of Daman Superstation, 2017)

该数据集包含了2017年1月1日至2017年12月31日的宇宙射线仪器(crs)观测数据。站点位于甘肃省张掖市大满灌区农田内,下垫面是玉米地。观测点的经纬度是100.3722E, 38.8555N,海拔1556m,仪器探头底部距地面0.5m,采样频率是1小时。

宇宙射线仪器的原始观测项目包括:电压Batt(V)、温度T(℃)、相对湿度RH(%)、气压P(hPa)、快中子数N1C(个/小时)、热中子数N2C(个/小时)、快中子采样时间N1ET(s)及热中子采样时间N2ET(s)。发布的数据为经过处理计算后的数据,数据表头包括:Date Time(日期 时间)、P(气压 hPa)、N1C(快中子数 个/小时)、N1C_cor(气压订正的快中子数 个/小时)和VWC(土壤体积含水量 %),其处理的主要步骤包括:

1) 数据筛选

数据筛选共四条标准:(1)剔除电压小于和等于11.8伏特的数据;(2)剔除空气相对湿度大于和等于80%的数据;(3)剔除采样时间间隔不在60±1分钟内的数据;(4) 剔除快中子数较前后一小时变化大于200的数据。此外缺失数据用-6999补充。

2) 气压订正

根据仪器说明手册中提到的快中子气压订正公式,对原始数据进行气压订正,得到订正后的快中子数N1C_cor。

3) 仪器率定

在计算土壤水分的过程中需要对计算公式中的N0进行率定。N0为土壤干燥条件下的快中子数,通常使用测量源区内的土样得到实测土壤水分(或者通过比较密集的土壤水分无线传感器获取)θm(Zreda et al. 2012)和对应时间段内的快中子校正数据N,再通过公式反求得到N0。

在此,根据仪器源区内的Soilnet土壤水分数据对仪器进行率定,建立土壤体积含水量θv和快中子之间的关系。分别选取干湿状况差异比较明显的2012年6月26日-27日和7月16日-17日四天的数据,其中6月26日-27日率定数据显示土壤水分较小,因此选取4厘米、10厘米和20厘米的三个值平均值作为率定数据,其变化范围为22%-30%,而7月16日-17日率定数据显示土壤水分较大,因此选取4厘米、10厘米的两个值平均值作为率定数据,其变化范围为28%-39%,最后平均N0为3597。

4) 土壤水分计算

根据公式,计算得到每小时的土壤含水量数据。

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