Télédétection passive de la fluorescence des couverts végétaux

par Sébastien Evain

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Ismaël Moya.

Soutenue en 2002

à Paris 11, Orsay .


  • Résumé

    RDans des conditions naturelles, la faible quantité de fluorescence émise par la végétation est difficile à quantifier car elle est noyée dans la lumière réfléchie. Cependant, dans les raies du spectre solaire où le rayonnement incident est absorbé par les constituants des atmosphères solaire et terrestre, la part de la fluorescence par rapport à la lumière réfléchie n'est plus négligeable et peut-être alors quantifiée. Cette technique, appelée " Principe des raies de Fraunhofer " consiste à comparer la profondeur de la raie au niveau de l'éclairement et de la luminance de la cible. Au cours de cette thèse, nous avons développé plusieurs instruments appliquant ce principe aux bandes d'absorption de l'oxygène situées à 760 et 687 nm. Grâce à ces capteurs, nous avons pu suivre, pour des distances allant jusqu'à 15 m, les variations de fluorescence induites par des variations lumineuses à différentes échelles spatiales et temporelles et déterminer l'importance des mécanismes de régulation de l'excès d'énergie absorbée par les plantes. De plus, nous avons pu mettre en évidence des modifications physiologiques induites par un herbicide ou en présence d'un stress hydrique. Dans une perspective d'accroître la distance de mesure, nous avons développé un nouveau modèle, OBADE, basé sur l'absorption de l'oxygène moléculaire, qui calcule la profondeur des bandes de l'O2 mesurée par nos instruments en fonction de la configuration de l'expérience. Comparé aux mesures de terrain, OBADE a montré une excellente capacité à simuler les variations diurnes de la profondeur de la bande de l'O2 à 760 nm. En complément de ces travaux, nous avons montré que les variations de l'indice de réflectance PRI (physiological reflectance index) étaient liées aux mécanismes de dissipation thermique de l'excès d'énergie absorbée par la végétation et pouvaient être appliquées à la détection du stress hydrique chez la vigne.


  • Résumé

    Under natural conditions of light, the weak amount of fluorescence emitted by a plant is difficult to measure because of the reflected light which blurred the signal. However, in the absorption bands of the solar spectrum where the incident light is attenuated by the components of the solar and terrestrial atmospheres, the Chl F can be quantified. This technique, called "Fraunhofer lines principle" compares the depth of an absorption band in the solar irradiance to the depth of the absorption band in the radiance of the target. During this thesis, we developed several instruments applying this principle to atmospheric oxygen A and B bands respectively centered at 760 and 687 nm. Thanks to these sensors, we followed, for distances going up to 15 m, the variations of fluorescence induced by light variations on various space and temporal scales and determined the importance of the mechanisms of regulation of the excess of energy absorbed by the plants. Moreover, we detected physiological modifications induced by an herbicide or in the presence of a water stress. To increase the measurement distance, we have developed a new model, OBADE, based on the absorption of the molecular oxygen, which calculates the depth of the oxygen bands measured by our instruments according to the configuration of the experiment. Compared with measurements on the ground, OBADE showed an excellent capacity to simulate the diurnal variations depth of the oxygen band at 760 nm. In complement of these works, we showed that the variations of the index of reflectance PRI (physiological reflectance index) were related to the mechanisms of thermal dissipation of the excess of energy absorbed by the vegetation and could be applied to the detection of the water stress in gravepine.

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Informations

  • Détails : 241 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.209-219

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2002)294
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