Radiométrie micro-onde et estimation des bilans hydrique et énergétique des surfaces continentales

Calvet, Jean-Christophe

Auteur moral
Université Toulouse III Paul Sabatier
Auteur moral
Noilhan, Joël
Editeur
[s.n.]
Année de publication
1996

Les surfaces continentales interagissent avec l'atmosphère. Leur bilan hydrique et énergétique est une composante du climat. Dans ce travail, l'aptitude de la radiométrie micro-onde à l'estimation de ces bilans par satellite est analysée. Une méthode de traitement et d'interprétation des températures de brillance micro-onde satellitales à plusieurs fréquences est proposée. L'application est réalisée sur deux types extrêmes de surface : forêt amazonienne et zones semi-arides. Dans les deux cas, on montre que l'approche continue pour la résolution du transfert radiatif dans la végétation est un modèle physique efficace de l'émission micro-onde. Cette approche permet de prendre en compte de manière simple la complexité de la surface tout en offrant une description physique rigoureuse des phénomènes. L'effet de l'atmosphère sur le signal est décrit par un modèle de transfert radiatif en utilisant des données de radiosondages ou de sortie de modèle météorologique, ainsi que des observations de la couverture nuageuse. Dans chacune des
études, des observations de la température et de l'état hydrique des surfaces sont disponibles. Elles permettent d'étalonner et de vérifier la pertinence des modèles. Pour l'Amazonie, des données satellitales (basses et hautes fréquences) sont - analysées pour une saison humide et une saison sèche. On montre qu'en utilisant tous les<br>canaux disponibles il est possible d'estimer les profils verticaux de température et de contenu en eau de la végétation. Une bonne corrélation existe entre le profil de contenu en eau et la résistance stomatique. Un modèle lagrangien des échanges d'eau et de chaleur<br>entre la végétation et l'atmosphère est développé. Il permet de décrire de manière satisfaisante les échanges à partir d'estimations des profils de température et de la résistance stomatique de la végétation. Le cas des zones semi-arides est plus complexe puisque le signal peut dépendre de manière significative à la fois de la végétation et du sol. Dans une première étape, un modèle des propriétés diélectriques du sol aux hautes fréquences est établi à partir d'observations réalisées in situ sur un sol nu lisse. Il est ensuite montré que l'on peut accéder au contenu en eau de la couche superficielle du sol (quelques millimètres) aux hautes fréquences dans le cas d'une végétation éparse. Une deuxième étape a été l'application de cette méthode à des surfaces semi-arides, au Sahel et en Espagne, s'appuyant sur les campagnes de mesure HAPEX-Sahel et EFEDA. L'analyse d'observations<br>aéroportées réalisées au Sahel durant une saison des pluies montre qu'en utilisant en même temps basses et hautes fréquences et disposant d'une estimation du biovolume de la végétation, il est possible d'estimer simultanément température du couvert et contenu en eau superficiel du sol. Enfin, des données satellitales hautes fréquences et infrarouge sur l'Espagne sont étudiées en conditions sèches. Une fois étalonné, le modèle continu est utilisé pour l'estimation de la température de surface à partir des données micro-ondes. Un bon accord est observé avec la température de surface obtenue à partir de l'infrarouge.<br>

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