Abstract Understanding of the soil moisture movement process in the unsaturated zone is crucial for an accurate estimate of the rate of recharge to the aquifer. The goal of the present research is therefore to quantify the temporal variability of moisture movement through the unsaturated zone. A new framework for quantifying the temporal variability of soil moisture movement over a relatively large space scale through the unsaturated zone is proposed. The unsaturated zone is treated as a nonlinear soil moisture reservoir with a single random input, the effective infiltration, and a single random output, the recharge to the saturated zone, in time. The variation of volumetric soil moisture in response to the variation of effective infiltration is represented by a nonlinear functional series involving generalizations of the convolution integral, which underlies the concept of unit hydrograph. A second order autoregressive model is used to account for the temporal behavior of the input process. The use of Fourier-Stieltjes representation approach enables developing closed-form expressions for the variance of volumetric soil moisture and cross-covariance of the soil moisture and effective infiltration. The variance can be viewed as an index of temporal variability in soil moisture or uncertainty involved in the modeling process. The cross-covariance contains information about how two processes are correlated in time. Focus of analysis is placed on the influence of the controlling parameters on the temporal variability of soil moisture movement.

中文翻译：

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通过非饱和带的垂直土壤水分运动的时间变化的量化

摘要 了解非饱和区土壤水分运动过程对于准确估计含水层补给率至关重要。因此，本研究的目标是量化通过非饱和带的水分运动的时间变化。提出了一种新的框架，用于在相对较大的空间尺度上通过非饱和带量化土壤水分运动的时间变异性。非饱和区被视为非线性土壤水分库，具有单个随机输入、有效入渗和单个随机输出，及时补给饱和区。响应有效入渗变化的土壤体积水分变化由非线性函数系列表示，该序列涉及卷积积分的推广，它是单位水文过程线概念的基础。二阶自回归模型用于解释输入过程的时间行为。傅里叶-斯蒂尔杰斯表示方法的使用能够为土壤体积水分的方差和土壤水分的互协方差和有效渗透开发封闭形式的表达式。方差可以被看作是模拟过程中涉及的土壤水分或不确定性的时间变化的指标。交叉协方差包含有关两个过程如何在时间上相关的信息。分析的重点是控制参数对土壤水分运动的时间变化的影响。傅里叶-斯蒂尔杰斯表示方法的使用能够为土壤体积水分的方差和土壤水分的互协方差和有效渗透开发封闭形式的表达式。方差可以被看作是模拟过程中涉及的土壤水分或不确定性的时间变化的指标。交叉协方差包含有关两个过程如何在时间上相关的信息。分析的重点是控制参数对土壤水分运动的时间变化的影响。傅里叶-斯蒂尔杰斯表示方法的使用能够为土壤体积水分的方差和土壤水分的互协方差和有效渗透开发封闭形式的表达式。方差可以被看作是模拟过程中涉及的土壤水分或不确定性的时间变化的指标。交叉协方差包含有关两个过程如何在时间上相关的信息。分析的重点是控制参数对土壤水分运动的时间变化的影响。方差可以被看作是模拟过程中涉及的土壤水分或不确定性的时间变化的指标。交叉协方差包含有关两个过程如何在时间上相关的信息。分析的重点是控制参数对土壤水分运动的时间变化的影响。方差可以被看作是模拟过程中涉及的土壤水分或不确定性的时间变化的指标。交叉协方差包含有关两个过程如何在时间上相关的信息。分析的重点是控制参数对土壤水分运动的时间变化的影响。