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Comparing Temporal Dynamics of Soil Moisture from Remote Sensing, Modeling, and Field Observations across Europe

Jach, Lisa und Fluhrer, Anke und Bauer, Hans-Stefan und Chaparro, David und Hellwig, Florian Marcus und Portal, Gerard und Jagdhuber, Thomas (2026) Comparing Temporal Dynamics of Soil Moisture from Remote Sensing, Modeling, and Field Observations across Europe. Remote Sensing, 18 (445). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs18030445. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
12MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2072-4292/18/3/445

Kurzfassung

This study evaluates temporal variability and algorithm differences in soil moisture estimates over Europe using the European Center for Medium-range Weather Forecasts (ECMWF) operational analysis and the passive Soil Moisture Active Passive (SMAP) soil moisture product. While models and satellite retrievals have improved in capturing the timing of soil moisture dynamics, absolute accuracy and temporal variability magnitudes still diverge. This study compares the representation of short-term and seasonal variability of soil moisture in absolute and normalized terms over two different hydrometeorological growing periods (2021 and 2022). Both datasets exhibit intermediate to high temporal correlations with in situ measurements at selected stations (median Pearson correlation coefficients of all stations range between 0.65 and 0.79), confirming previous studies. However, they overestimate the magnitude of absolute soil moisture variability at most stations (median interquartile range of all stations at 0.085 (0.10) m3m−3 for ECMWF and 0.072 (0.079) m3m−3 for SMAP opposed to 0.063 (0.072) m3m−3 for in situ in 2021 (2022)) due to an overestimation of short-term fluctuations, especially at dry stations in southern France and Eastern Europe. The soil wetness index is underestimated, particularly within SMAP estimates. The performance of both is sensitive to hydrometeorological conditions, with the 2022 European drought causing strong seasonal and weak short-term fluctuations. This is easier to capture than conditions with pronounced short-term and weaker seasonal fluctuations, as in 2021. Overall, SMAP and ECMWF time series show considerable coincident timing, whereas the magnitude of temporal variability and accuracy depend on site-specific characteristics and the pre-processing of the data.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/218778/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Comparing Temporal Dynamics of Soil Moisture from Remote Sensing, Modeling, and Field Observations across Europe
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Jach, LisaUniversity of HohenheimNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fluhrer, AnkeAnke.Fluhrer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1188-5313204775064
Bauer, Hans-StefanUniv. Hohenheim, HohenheimNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chaparro, DavidCREAFNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hellwig, Florian Marcusflorian.hellwig (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8878-8493204775065
Portal, GerardUPC BarcelonaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jagdhuber, ThomasThomas.Jagdhuber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1760-2425NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Februar 2026
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:18
DOI:10.3390/rs18030445
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Earth Observation Satellites for Soil Moisture Monitoring
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ECMWF; SMAP; drought; ICOS; ISMN; hydrometeorological conditions
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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:05 Feb 2026 09:40
Letzte Änderung:06 Feb 2026 09:47

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