R.A.M. de Jeu, J. P. Wigneron, Yann Kerr, Philippe Richaume, Ahmad Al Bitar, Agnès Ducharne, Arnaud Mialon, Nemesio Rodriguez-Fernandez, Amen Al-Yaari, R. van der Schalie, A. J. Dolman, Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR ISPA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro), Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Amsterdam [Amsterdam] (UvA), Faculty of Earth and Life Sciences [Amsterdam] (FALW), Vrije Universiteit Amsterdam [Amsterdam] (VU), Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (METIS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ESA, TOSCA/CNES, Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Interactions Sol Plante Atmosphère (ISPA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X), and Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École pratique des hautes études (EPHE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
International audience; Within the framework of the efforts of the European Space Agency (ESA) to develop the most consistent and complete record of surface soil moisture (SSM), this study investigated a statistical approach to retrieve a global and long-term SSM dataset from space-borne observations. More specifically, this study investigated the ability of physically based statistical regressions to retrieve SSM from two passive microwave remote sensing observations: the Advanced Microwave Scanning Radiometer (AMSR-E; 2003–Sept. 2011) and the Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) satellite. Regression coefficients were calibrated using AMSR-E horizontal and vertical brightness temperature (TB) observations and SMOS level 3 SSM (SMOSL3; as a training dataset). This calibration process was carried out over the June 2010–Sept. 2011 period, over which both SMOS and AMSR-E observations coincide. Based on these calibrated coefficients, a global SSM product (referred here to as AMSR-reg) was computed from the AMSR-E TB observations during the 2003–2011 period. The regression quality was assessed by evaluating the AMSR-reg SSM product against the SMOSL3 SSM product over the period of calibration, in terms of correlation (R) and Root Mean Square Error (RMSE). A good agreement (mean global R = 0.60 and mean global RMSE = 0.057 m3/m3), was obtained between the AMSR-reg and SMOSL3 SSM products particularly over Australia, central USA, central Asia, and the Sahel. In a second step, the AMSR-reg SSM retrievals and commonly used AMSR-E SSM retrievals derived from the Land Parameter Retrieval Model (AMSR-LPRM), were evaluated against two kinds of SSM references (i) the global MERRA-Land SSM simulations and (ii) in situ measurements over 2003–2009. The results demonstrated that both AMSR-reg and AMSR-LPRM (better when considering global simulations) successfully captured the temporal dynamics of the references used having comparable correlation values. AMSR-reg was more consistent with MERRA-land than AMSR-LPRM in terms of unbiased RMSE (ubRMSE) with a global average of ubRMSE of 0.055 m3/m3 for AMSR-reg and 0.084 m3/m3 for AMSR-LPRM. In conclusion, the statistical regression, which is tested here for the first time using long-term spaceborne TB datasets, appears to be a promising approach for retrieving SSM from passive microwave remote sensing TB observations.