在世界各地的干旱地区，可持续的水资源管理日益受到关注，科学家和监管机构正在转向像OpenET这样的遥感工具来帮助跟踪和管理水资源。OpenET使用美国宇航局和美国地质勘探局的陆地卫星以及其他卫星系统提供的公开数据来计算蒸散发(ET)，或通过土壤蒸发和植物蒸腾而损失到大气中的水量，在单个领域的水平上。
该工具有可能彻底改变水管理，允许对用水进行现场规模的操作监测，一项新的研究提供了对各种作物和自然土地覆盖类型的OpenET数据准确性的全面分析。
在发表在《自然水》杂志上的这项研究中，DRI的科学家们领导了一个大型研究小组，将OpenET数据与152个地面微气象站(涡动相关通量塔)产生的蒸散发数据进行了比较。
研究人员发现，OpenET数据在评估农业环境下的蒸散量方面具有很高的准确性，特别是对于小麦、玉米、大豆和水稻等一年生作物。OpenET对这些作物的结果在加利福尼亚和西南等干旱地区尤其可靠，支持使用该工具解决持续存在的区域水可持续性危机。
该研究的主要作者、DRI的助理研究科学家和软件工程师John Volk博士说:“OpenET数据的用户最大的问题之一是，考虑到水资源管理数据的规模和含义，OpenET数据的准确性有多高。”“很多团体都想知道农业用地的预期错误率是多少，所以这是我们想在本文中解决的主要问题。”
涡旋相关站包括计算微量气体通量的仪器和技术，如水汽，从陆地表面流出。Volk说，它们提供了在地面上量化蒸散的最佳方法之一，这为研究人员提供了将地面观测结果与卫星观测结果进行比较的机会。
每个站点的数据都与OpenET模型集合进行了比较，OpenET模型集合结合了六个不同的基于陆地卫星的模型来产生平均值，以及来自每个单独模型的数据。然后，根据土地覆盖类型和气候区对这些站点进行分组，以评估OpenET数据的准确性如何在这些变量之间变化。
“OpenET系统的性能水平给我留下了深刻的印象，”Volk说。“令人惊讶的是，这些模型的效果非常好，而且它们在农业用地上的一致性非常好，尤其是在需水量最高的生长旺季。”
对于一年生作物，OpenET的月、生长期和年蒸散数据的平均错误率约为10-20%，在OpenET合作伙伴(如农民和水管理机构)设定的目标范围内。对于生长在地中海气候的一年生作物，在生长旺季，月错误率始终低于10%，强调了该数据的有用性。作者说，果园的准确性变化更大(17%)，这可能与阴影影响较高植被卫星数据的方式有关。
OpenET数据还可用于监测自然生态系统的蒸散发，大多数自然土地覆盖类型在每月至每年的时间步长上的错误率小于1毫米/天。然而，这些生态系统的蒸散发率通常较低，导致这些环境中的相对错误率高于农田，从森林的35%到灌丛的50%不等。虽然自然生态系统的相对误差较大，但蒸散发数据仍然可用作干旱影响、植被水分胁迫和水分可利用性的指标。
“蒸散发是最难测量的水文通量之一，而且认为我们正在量化这种来自太空的通量，其精度与地面气象站和农业用地的计量数据相当或更好，这真的很了不起，”研究合著者、DRI研究教授贾斯汀亨廷顿博士说。
“陆地卫星-卫星档案与新的谷歌地球引擎云计算资源的结合使用是关键，我们与不同研究小组的合作以及使用多种模型来更好地了解模型的优缺点并确定需要改进的领域。”
未来的研究将集中在自然生态系统和OpenET模型在不同农业需求管理和保护行动下的比较，例如在科罗拉多河流域正在探索的那些。
该研究指出，尽管所有的OpenET模型都有改进的空间，但结果表明，在开发基于pb级陆地卫星数据和新的云计算资源的大空间尺度和单个领域分辨率的蒸散发测绘全自动遥感技术方面取得了显著进展。
“农民和水资源管理者越来越需要准确的实地用水数据，”OpenET主任兼环境保护基金气候适应性水系统高级顾问Maurice Hall说。“这项研究有助于确认OpenET在提供更细粒度、更动态的用水情况方面发挥的重要作用，这可以为实时水资源决策提供有意义的信息。我们期待着继续完善和扩大OpenET的实施，以确保农民、牧场主和社区能够在一个高度紧张和多变的水供应世界中茁壮成长。”
