Understanding the spatiotemporal variability of actual evapotranspiration (ET) is a critical issue for better water resources management from plot to basin scale. It is particularly true in the Sahelian region which is very vulnerable in terms of water and agricultural resources, but also very scarcely monitored. This study aims to improve understanding of ET in Sahelian agrosystems by comparing twenty ET products and collections on two areas in Central Senegal and South-Western Niger: Breathing Earth System Simulation (BESS), Derive Optimal Linear Combination Evapotranspiration (DOLCE) v2.1 and v3.0, ERA5 and ERA5-Land, FLUXCOM-RS, Global Land Data Assimilation System (GLDAS) on Noah and Catchment Land Surface Model (CLSM), Global Land Evaporation: the Amsterdam Methodology (GLEAM) v3.5a, v3.5b, v3.6a and v3.6b, Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications v2 (MERRA-2), MODIS Global Evapotranspiration products (MOD16/MYD16), Penman-Monteith Leuning version 2 (PML_V2) v0.1 and v0.1.7, Reliability Ensemble Averaging (REA), Simplified Surface Energy Balance for operational applications (SSEBop) and Water Productivity through Open access of Remotely sensed derived data (WaPOR). In order to assess the abilities and drawbacks of each product, a multi-scale analysis is first performed at local scale with different temporal aggregation levels (daily, decadal, monthly). The best performing products, like GLEAM, MERRA-2 or GLDAS-Noah, have low spatial resolution (≥0.25°), but shows really good agreement with ET measurements (RMSE ∼ 0.5 mm.d-1, R2 ≥ 0.8). A multi-scale spatial analysis with different spatial aggregation levels (1, 10 and 25 km) is then performed on interannual composite maps of annual and seasonal ET. Results highlight the different spatiotemporal behaviour of all the products. Products such as ERA5-Land and PML_V2 0.1.7 stand out in this comparison as their higher resolution allows them to describe the spatial patterns of ET realistically and more precisely while having relatively good performances at local scale (RMSE ∼ 0.6 mm.d-1, R2 ≥ 0.7). Overall, the comparison highlights the need to consider soil moisture to accurately estimate ET in the Sahelian region, as the products considering it generally show better performances. It also points out the lack of a high quality and resolution ET product over the Sahel. Future satellite missions, as well as data fusion techniques, could help to fill up this gap and propose a reference product on Sahelian ecosystems.

中文翻译：

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对萨赫勒农牧区现有实际蒸散产物进行多尺度分析


了解实际蒸散量 （ET） 的时空变化是从小区到流域规模更好地管理水资源的关键问题。在萨赫勒地区尤其如此，该地区在水和农业资源方面非常脆弱，但也很少受到监测。本研究旨在通过比较塞内加尔中部和尼日尔西南部两个地区的 20 种 ET 产品和集合，提高对萨赫勒农业系统中 ET 的理解：呼吸地球系统模拟 （BESS）、推导最佳线性组合蒸散 （DOLCE） v2.1 和 v3.0、ERA5 和 ERA5-Land、FLUXCOM-RS、诺亚全球土地数据同化系统 （GLDAS） 和集水区地表模型 （CLSM）， 全球土地蒸发：阿姆斯特丹方法论 （GLEAM） v3.5a、v3.5b、v3.6a 和 v3.6b、研究和应用的现代回顾性分析 v2 （MERRA-2）、MODIS 全球蒸散产品 （MOD16/MYD16）、Penman-Monteith Leuning 第 2 版 （PML_V2） v0.1 和 v0.1.7、可靠性集成平均 （REA）、用于运营应用的简化地表能量平衡 （SSEBop） 和通过开放访问遥感衍生数据 （WaPOR） 实现水生产力。为了评估每种产品的功能和缺点，首先在具有不同时间聚合级别（每日、十年、每月）的局部尺度上进行多尺度分析。性能最好的产品，如 GLEAM、MERRA-2 或 GLDAS-Noah，空间分辨率较低 （≥0.25°），但与 ET 测量结果的一致性非常好 （RMSE ∼ 0.5 mm.d-1， R2 ≥ 0.8）。然后对年度和季节性 ET 的年际合成图进行具有不同空间聚合级别（1、10 和 25 公里）的多尺度空间分析。 结果突出了所有产品的不同时空行为。ERA5-Land 和 PML_V2 0.1.7 等产品在此次比较中脱颖而出，因为它们的更高分辨率使它们能够更真实、更精确地描述 ET 的空间模式，同时在局部尺度上具有相对较好的性能（RMSE ∼ 0.6 mm.d-1，R2 ≥ 0.7）。总体而言，该比较突出了考虑土壤水分以准确估计萨赫勒地区 ET 的必要性，因为考虑 ET 的产品通常表现出更好的性能。它还指出，在萨赫勒地区缺乏高质量和分辨率的 ET 产物。未来的卫星任务以及数据融合技术可以帮助填补这一空白，并提出关于萨赫勒生态系统的参考产品。