Original paper

Development and evaluation of a simple method to estimate evaporation from satellite data

Dobler, Andreas; Müller, Richard; Ahrens, Bodo

Meteorologische Zeitschrift Vol. 20 No. 6 (2011), p. 615 - 623

published: Dec 1, 2011

DOI: 10.1127/0941-2948/2011/0256

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ArtNo. ESP025012006004, Price: 29.00 €

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Abstract

Evaporation is a key factor in climate monitoring, agricultural meteorology, and the validation of climate models, numerical weather prediction models, and hydrological models. Methods using satellite data have the advantage that they provide data with a large, up to global coverage, while surface measurements typically provide local values only. Moreover, the density of surface measurements is usually quite low throughout the world. Hence, in many regions satellite instruments are the only available observation source for the estimation of evaporation. This paper compares different semi-empirical methods for determining potential and actual evaporation from satellite data with a spatial resolution of 0.05 degree over Europe. The results for potential evaporation are compared to data of the network of the Deutscher Wetterdienst in order to evaluate the best method. In a second step satellite-based actual evaporation is compared with data from different land-surface models and observations for the time period from September 2005 to August 2006. The proposed methods provide actual evaporation in good agreement with the other models and observations, but at a higher spatial resolution.

Kurzfassung

Verdunstung ist ein Schlüsselfaktor beim Klima-Monitoring, in der Agrarmeteorologie, und bei der Validierung von Klimamodellen, numerischen Wettervorhersagemodellen und hydrologischen Modellen. Methoden zur Schätzung der Verdunstung durch Satellitendaten haben den Vorteil, dass ihnen Daten mit einer großen geografischen Abdeckung zur Verfügung stehen, während Stationsmessungen nur lokale Werte repräsentieren können. Darüber hinaus ist die Dichte von Messstationen in der Regel gering. Daher sind für viele Regionen Satelliteninstrumente die einzige verfügbare Quelle zur Abschätzung der Verdunstung. Diese Arbeit vergleicht verschiedene semi-empirische Methoden zur Bestimmung der potentiellen und tatsächlichen Verdunstung aus Satellitendaten mit einer räumlichen Auflösung von 0,05 Grad über Europa. Um die beste Methode zu finden, werden die Ergebnisse für die potenzielle Verdunstung mit Daten des Netzwerks des Deutschen Wetterdienstes verglichen. In einem zweiten Schritt wird eine satellitengestützte Schätzung der tatsächlichen Verdunstung mit Daten aus unterschiedlichen Land-Oberflächen Modellen und Beobachtungen für den Zeitraum von September 2005 bis August 2006 verglichen. Die hier vorgeschlagenen Methoden liefern Verdunstungsdaten mit einer hohen räumlichen Auflösung, die mit anderen Modellen und Beobachtungen gut übereinstimmen.