Suivi de la dynamique spatiale et temporelle des flux sédimentaires dans le bassin de l'Amazone à partir d'images satellite

par Raúl Espinoza Villar

Thèse de doctorat en Hydrologie, hydrochimie, sol, environnement

Sous la direction de Jean Loup Guyot et de Jean-Michel Martinez.

Soutenue en 2013

à Toulouse 3 en cotutelle avec l'Universidade de Brasilia .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est de caractériser les flux sédimentaires des principaux fleuves amazoniens à partir du suivi par télédétection des propriétés optiques de leurs eaux. Des campagnes ont permis de mesurer les principales caractéristiques des flux hydrologiques, des matières en suspension (MES) et de leurs propriétés optiques apparentes. La réflectance télédétectée est bien corrélée avec le MES dans l'infrarouge (r²=0. 81-840<lambda< 900 nm) sur toute la gamme mesurée [2-621 mg/l]. Le coefficient d'attenuation descendant diffus Kd montre une remarquable corrélation avec le MES (r²>0. 9), entre les longueurs d'onde de 500 à 800nm. Les données satellitaires MODIS sont privilégiées dans cette étude du fait de leur fréquence d'acquisition. L'utilisation de ces images est rendue difficile par l'étroitesse des cours d'eau vis-à-vis de la taille des pixels. Un algorithme a été développé afin d'identifier de manière automatique les pixels d'eaux purs au sein des scènes MODIS. La réflectance des eaux fluviales calculées par l'algorithme est validée avec les données radiométriques, avec une bonne précision. L'utilisation de cet algorithme permet un traitement automatisée des séries temporelles MODIS. Les données satellites sont utilisées dans un bassin versant de l'Amazone au Pérou et celui du Madeira au Brésil pour vérifier la robustesse des estimations par satellite et comprendre la variabilité spatio temporelle des processus hydrosédimentaires La présente thèse démontre pour la première fois que les propriétés optiques des MES au sein d'un grand bassin versant hydrologique sont suffisamment stables spatialement et temporellement pour permettre un suivi des flux sédimentaires par tédétection.

  • Titre traduit

    Satellite-based monitoring of spatial an temporal dynamics of river sediment discharge in the Amazon


  • Résumé

    The objective of this thesis is to characterize the sedimentary fluxes of the main Amazonian rivers, using the remote sensing monitoring of their water optical properties. The field campaigns provided main characteristics of hydrological fluxes, suspended sediment (SS) and their apparent optical properties. Remote sensing reflectance is well correlated with the SS concentration in the infrared (r² = 0. 81-840<lambda< 900 nm) over all the measured range [2-621 mg/l]. Vertical attenuation coefficient Kd shows a fine correlation with the SS concentration (r² > 0. 9), without saturation between 500 - 850 nm. MODIS data was chosen in this study because of their high acquisition frequency. However, the use of such images is complicated because of the small size of the river steam in comparison to the pixel size. An algorithm was developed in order to automatically identify the pure water pixels into the MODIS images. The fluvial water reflectance calculated with the algorithm is validated with the in-situ radiometric data previously described, with a good precision. This algorithm is used to process automatically MODIS temporal series, along the Amazon River in Peru and the Madeira River in Brazil to check the quality of satellite estimates and understand the temporal and spatial variability of hydrosedimentary processes. This thesis demonstrates, for the first time, that the suspended sediment optical properties in a large watershed are spatially and temporally stable enough to allow effective monitoring of surface sediment flow using remote sensing.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (226 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 224-226

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2013 TOU3 0185
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