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Assessing evapotranspiration dynamics across central Europe in the context of land-atmosphere drivers

Fluhrer, Anke und Baur, Martin J und Piles, Maria und Bayat, Bagher und Rahmati, Mehdi und Chaparro, David und Dubois, Clémence und Hellwig, Florian Marcus und Montzka, C. und Kübert, Angelika und Mueller, Marlin M. und Augscheller, Isabel und Jonard, Francois und Schellenberg, Konstantin und Jagdhuber, Thomas (2025) Assessing evapotranspiration dynamics across central Europe in the context of land-atmosphere drivers. Biogeosciences, 22 (14), Seiten 3721-3746. Copernicus Publications. doi: 10.5194/egusphere-2024-3386. ISSN 1726-4170.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Offizielle URL: https://bg.copernicus.org/articles/22/3721/2025/bg-22-3721-2025.html

Kurzfassung

Evapotranspiration (ET) is an important variable for analyzing ecosystems, biophysical processes, and drought-related changes in the soil–plant–atmosphere system. In this study, we evaluated freely available ET products from satellite remote sensing (i.e., the Moderate resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS; the ESA's Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager, SEVIRI; and the Global Land Evaporation Amsterdam model, GLEAM) as well as modeling and reanalysis (i.e., the land component of the Earth system modeling product European Re-Analysis, ERA5-land, and Global Land Data Assimilation System version 2, GLDAS-2) together with in situ observations at eight Integrated Carbon Observation System (ICOS) stations across central Europe between 2017 and 2020. The land cover at the selected ICOS stations ranged from deciduous broad-leaf forests, evergreen needle-leaf forests, and mixed forests to agriculture. Trends in ET were analyzed together with soil moisture (SM) from the Soil Moisture Active Passive (SMAP) mission and the water vapor pressure deficit (VPD) from FLUXNET field measurements over 4 years, including a severe summer drought in 2018 and contrasting wet conditions in 2017. The analyses revealed the increased atmospheric aridity and decreased water supply for plant transpiration under drought conditions, showing that ET was generally lower and VPD higher in 2018 compared to in 2017. Across the study period, results indicate that during moisture-limited drought years, ET strongly decreases due to decreasing SM and increasing VPD. However, during normal or rather-wet years when SM is not limited, ET is mainly controlled by VPD and, hence, the atmospheric demand. The comparison of the different ET products based on time series, statistics, and extended triple collocation (ETC) shows generally good agreement, with ETC correlations between 0.39 and 0.99, as well as root-mean-square errors lower than 1.07 mm d−1. The greatest deviations were found at the agricultural managed sites Selhausen (Germany) and Bilos (France), with the former also showing the highest potential dependencies (error cross-correlation (ECC)) between the ET products (up to 7.6 and outside the acceptable range of −0.5 < ECC < 0.5). Thus, our results indicate that ET products differ most at stations with spatiotemporally varying land cover conditions (a variety of crops over growing periods and between seasons). This is because complex heterogeneity in land cover complicates the estimation of ET, while ET products agree well at evergreen needle-leaf stations with fewer temporal changes throughout the year and between years. The ET products from SEVIRI, ERA5-land, and GLEAM performed best when compared to ICOS observations, with either the lowest errors or the highest correlations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208847/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Assessing evapotranspiration dynamics across central Europe in the context of land-atmosphere drivers
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fluhrer, AnkeAnke.Fluhrer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1188-5313172122211
Baur, Martin JUniversity of CambridgeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Piles, MariaUniversity of ValenciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bayat, BagherFZ JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rahmati, MehdiFZ JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chaparro, DavidCREAFNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dubois, ClémenceDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hellwig, Florian MarcusUniversity of Augsburghttps://orcid.org/0000-0001-8878-8493172122212
Montzka, C.Forschungszentrum JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kübert, AngelikaUniversity of HelsinkiNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mueller, Marlin M.marlin.mueller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7267-3886189152074
Augscheller, IsabelNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jonard, FrancoisFrancois.Jonard (at) uliege.beNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schellenberg, KonstantinFriedrich Schiller University JenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jagdhuber, ThomasThomas.Jagdhuber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1760-2425NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2025
Erschienen in:Biogeosciences
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:22
DOI:10.5194/egusphere-2024-3386
Seitenbereich:Seiten 3721-3746
Verlag:Copernicus Publications
Name der Reihe:EGUsphere Biogeosciences
ISSN:1726-4170
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ICOS, Eddy-covariance, MODIS, SEVIRI, ERA5-land, GLDAS-2, GLEAM, soil moisture, vapor pressure deficit, extended triple collocation, error cross-correlation, anomaly, binning
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Sicherheitsrelevante Erdbeobachtung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme > Aufklärung und Sicherheit
Hinterlegt von: Fluhrer, Anke
Hinterlegt am:20 Nov 2024 12:53
Letzte Änderung:04 Aug 2025 08:57

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