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给地球写75年“高精度日记”！天大团队发布全球土壤湿度新数据！

2026-03-22 11:04

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

给地球土壤写75年“高精度日记”！

天津大学团队发布

全球土壤湿度新数据

土壤湿度，是大自然的“皮肤水分”，直接关系到庄稼能否茁壮成长、旱涝灾害是否发生，甚至影响局地的天气变化。时间跨度大且精准的土壤湿度数据，一直是研究领域的“求而不得”。日前，在刘丛强院士的悉心指导下，天津大学地球系统科学学院张永根副教授团队在国际地学顶级期刊《地球系统科学数据》（Earth System Science Data）上发表最新研究成果。团队成功发布了一套覆盖全球、时间跨度从1950年到2025年的逐日高精度表层土壤湿度数据集。这项成果相当于给全球陆地的“解渴程度”建立了一本持续75年的“高精度日记”，为认识气候变化、保障农业生产和优化水资源管理提供了强有力的新“标尺”。

土壤湿度数据一直是气象、水文和农业领域的关键基础信息。然而，长期以来，全球科学家在获取这类数据时总面临一个“鱼与熊掌不可兼得”的难题：时间跨度长的数据往往误差较大，就像看老照片一样模模糊糊；而近些年通过先进卫星观测到的数据虽然精准，却因为起步晚而缺乏历史记录，无法看清过去的演变过程。

面对这一难点，研究团队的创新之处在于，巧妙地打破了“看得久”与“看得清”的壁垒。“为了让这本‘日记’既完整又清晰，我们没有盲目沿用单一数据，而是设法让不同来源的数据实现‘优势互补’。”论文第一作者王文宏博士解释道。在团队的共同努力下，研究采用了一种新的融合校正方法，将长期历史数据的“时间长度”优势与最新卫星观测的“高精确度”优势进行了深度融合。为了确保这套新数据的绝对可靠，团队成员还汇集了全球约380万条最硬核的“地面实测数据”，也就是实打实在泥土里测出的水分记录，进行严格的交叉验证。结果证明，这套“新日记”不仅记录时间长达75年，而且在各个历史时期都表现得极其精准和稳定。

本研究汇编的全球原位观测网络分布图

这本75年的“高精度日记”绝不仅仅停留在学术层面，而是有着极其广泛且贴近民生的现实应用价值。在农业生产与防灾减灾方面，它能够精准摸清哪里的土地“渴了”、哪里“涝了”。这种逐日、高分辨率的数据能帮助农业部门提前预判旱情，科学指导农田灌溉，为保障粮食安全争取宝贵时间。不仅如此，土壤的干湿状态还会直接影响地表的蒸发和气温。有了这套高精度数据的加持，气象部门就如同戴上了放大镜，能够更准确地预测极端高温、强降雨等天气过程，大幅提升天气预报的精细化水平。

此外，在全球气候变暖的背景下，地球的干旱演变趋势究竟如何，一直是科学界和各国政府关注的焦点。这套长达75年的可靠数据，为研究长期气候演变、国家制定流域水资源调配方案以及生态环境保护，提供了扎实的数据基石，帮助相关部门更科学地开展干旱风险防控。同时，该项成果也是天津大学地球系统科学学院在刘丛强院士倡导的“地球系统科学”理念下取得的又一重要进展，凸显了学院在地球关键带与全球水循环前沿领域的科研实力。

实现ERA5-Land与SMAP L4长时序数据融合的均值-方差重缩放方法的全球参数分布

融合前后对比：新构建的Adjusted ERA5-Land 数据完美继承了卫星观测的高精度特征

美国内华达州SCAN代表性站点土壤湿度数据时序对比，新数据（图d红线）修正传统产品（图a/b/c）的不足，实现对地表真实土壤湿度的精准追踪

1970-2015年全球原位观测验证结果。原始ERA5-Land（蓝色三角）在历史时期的偏差波动较大，而经过融合校正后的Adjusted ERA5-Land（红色圆点）偏差更低，在长时间尺度上具有显著的精度优势

相关背景信息

论文标题：

Fusing ERA5-Land and SMAP L4 for an improved global soil moisture product (1950–2025)

发表期刊：

《Earth System Science Data》 (Volume 18, issue 2, 1061–1088)

发表时间：

2026年2月10日

作者团队：

王文宏，冯世奥，张永根，魏忠旺，董建志，Lutz Weihermüller，刘丛强，Harry Vereecken

论文链接(DOI)：

https://doi.org/10.5194/essd-18-1061-2026

引用格式：

Wang, W., Feng, S., Zhang, Y., Wei, Z., Dong, J., Weihermüller, L., Liu, C.-Q., Vereecken, H., 2026. “Fusing ERA5-land and SMAP L4 for an improved global soil moisture product (1950–2025),” Earth System Science Data, vol. 18, no. 2, pp. 1061–1088.

核心数据说明：

稿件正文中为了通俗化处理，未直接使用专业缩写。文中提到的“长期历史数据”指代欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的 ERA5-Land再分析数据；“高精度卫星观测数据”指代美国宇航局（NASA）的 SMAP L4 卫星产品。