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ET-WB: water balance-based estimations of terrestrial evaporation over global land and major global basins
Earth System Science Data ( IF 11.4 ) Pub Date : 2023-05-25 , DOI: 10.5194/essd-2023-188
Jinghua Xiong, Abhishek,, Li Xu, Hrishikesh A. Chandanpurkar, James S. Famiglietti, Chong Zhang, Gionata Ghiggi, Shenglian Guo, Yun Pan, Bramha Dutt Vishwakarma

Abstract. Evaporation (ET) is one of the crucial components of the water cycle, which serves as the nexus between global water, energy, and carbon cycles. Accurate quantification of ET is, therefore, pivotal in understanding various earth system processes and subsequent societal applications. The prevailing approaches for ET retrievals are either limited in spatiotemporal coverage or largely influenced by choice of input data or simplified model physics, or a combination thereof. Here, using an independent mass conservation approach, we develop water balance-based ET datasets (ET-WB) for the global land and the selected 168 major river basins. We generate 4669 probabilistic unique combinations of the ET-WB leveraging multi-source datasets (23 precipitation, 29 runoff, and 7 storage change datasets) from satellite products, in-situ measurements, reanalysis, and hydrological simulations. We compare our results with the four auxiliary global ET datasets and previous regional studies, followed by a rigorous discussion of the uncertainties, their possible sources, and potential ways to constrain them. The seasonal cycle of global ET-WB possesses a unimodal distribution with the highest (median value: 65.61 mm/month) and lowest (median value: 36.11 mm/month) values in July and January, respectively, with the spread range of roughly ±10 mm/month from different subsets of the ensemble. Auxiliary ET products illustrate similar intra-annual characteristics with some over/under-estimation, which are completely within the range of the ET-WB ensemble. We found a gradual increase in global ET-WB from 2003 to 2010 and a subsequent decrease during 2010–2015, followed by a sharper reduction in the remaining years primarily attributed to the varying precipitation. Multiple statistical metrics show reasonably good accuracy of monthly ET-WB (e.g., a relative bias of ±20 %) in most river basins, which ameliorates at annual scales. The long-term mean annual ET-WB varies within 500–600 mm/yr and is consistent with the for auxiliary ET products (543–569 mm/yr). Observed trend estimates, though regionally divergent, are evidence of the increasing ET in a warming climate. The current dataset will likely be useful for several scientific assessments centering around water resources management to benefit society at large. The dataset is publicly available at https://doi.org/10.5281/zenodo.7314920 (Xiong et al., 2023).

中文翻译:

ET-WB:基于水平衡的全球陆地和主要全球盆地陆地蒸发估计

摘要。蒸发 (ET) 是水循环的重要组成部分之一,它是全球水、能源和碳循环之间的纽带。因此,ET 的准确量化对于理解各种地球系统过程和随后的社会应用至关重要。流行的 ET 检索方法要么在时空覆盖范围内受到限制,要么在很大程度上受到输入数据选择或简化模型物理或其组合的影响。在这里,我们使用独立的质量保护方法,为全球陆地和选定的 168 个主要河流流域开发了基于水平衡的 ET 数据集 (ET-WB)。我们利用来自卫星产品、现场测量、再分析的多源数据集(23 个降水、29 个径流和 7 个存储变化数据集)生成了 4669 个 ET-WB 概率独特组合,和水文模拟。我们将我们的结果与四个辅助全球 ET 数据集和之前的区域研究进行了比较,然后对不确定性、它们的可能来源以及限制它们的潜在方法进行了严格的讨论。全球ET-WB季节周期呈单峰分布,最高(中值:65.61 mm/月)和最低(中值:36.11 mm/月)分别出现在7月和1月,分布范围大致为± 10 毫米/月,来自合奏的不同子集。辅助 ET 产品说明了类似的年内特征,但有一些高估/低估,这完全在 ET-WB 合奏的范围内。我们发现全球 ET-WB 从 2003 年到 2010 年逐渐增加,随后在 2010-2015 年期间减少,其次是剩余年份的急剧减少,这主要归因于降水量的变化。多项统计指标显示,大多数流域的月度 ET-WB 具有相当好的准确性(例如,相对偏差为 ±20%),这在年度尺度上有所改善。长期平均年度 ET-WB 在 500-600 毫米/年内变化,与辅助 ET 产品(543-569 毫米/年)一致。观察到的趋势估计虽然存在区域差异,但却是气候变暖中 ET 增加的证据。当前的数据集可能对以水资源管理为中心的多项科学评估有用,从而造福于整个社会。该数据集可在 https://doi.org/10.5281/zenodo.7314920 上公开获得(Xiong 等人,2023 年)。多项统计指标显示,大多数流域的月度 ET-WB 具有相当好的准确性(例如,相对偏差为 ±20%),这在年度尺度上有所改善。长期平均年度 ET-WB 在 500-600 毫米/年内变化,与辅助 ET 产品(543-569 毫米/年)一致。观察到的趋势估计虽然存在区域差异,但却是气候变暖中 ET 增加的证据。当前的数据集可能对以水资源管理为中心的多项科学评估有用,从而造福于整个社会。该数据集可在 https://doi.org/10.5281/zenodo.7314920 上公开获得(Xiong 等人,2023 年)。多项统计指标显示,大多数流域的月度 ET-WB 具有相当好的准确性(例如,相对偏差为 ±20%),这在年度尺度上有所改善。长期平均年度 ET-WB 在 500-600 毫米/年内变化,与辅助 ET 产品(543-569 毫米/年)一致。观察到的趋势估计虽然存在区域差异,但却是气候变暖中 ET 增加的证据。当前的数据集可能对以水资源管理为中心的多项科学评估有用,从而造福于整个社会。该数据集可在 https://doi.org/10.5281/zenodo.7314920 上公开获得(Xiong 等人,2023 年)。长期平均年度 ET-WB 在 500-600 毫米/年内变化,与辅助 ET 产品(543-569 毫米/年)一致。观察到的趋势估计虽然存在区域差异,但却是气候变暖中 ET 增加的证据。当前的数据集可能对以水资源管理为中心的多项科学评估有用,从而造福于整个社会。该数据集可在 https://doi.org/10.5281/zenodo.7314920 上公开获得(Xiong 等人,2023 年)。长期平均年度 ET-WB 在 500-600 毫米/年内变化,与辅助 ET 产品(543-569 毫米/年)一致。观察到的趋势估计虽然存在区域差异,但却是气候变暖中 ET 增加的证据。当前的数据集可能对以水资源管理为中心的多项科学评估有用,从而造福于整个社会。该数据集可在 https://doi.org/10.5281/zenodo.7314920 上公开获得(Xiong 等人,2023 年)。
更新日期:2023-05-29
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