Apport des données ENVISAT/ASAR pour le suivi des surfaces continentales : application à la zone Sahélienne

Contribution of ENVISAT/ASAR data for monitoring continental surfaces : application to the sahelian zone

• Auteur / Autrice : Frédéric Baup
• Direction : Isabelle Chênerie, Eric Mougin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télédétection spatiale radar
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Humidité du sol

Écologie des régions arides

Sahel

Moussons

Estimation de paramètres

Télédétection

Mots clés libres

Télédétection

Surfaces continentales

Radar

Envisat

Asar

Humidité du sol

Végétation

Modélisation

Inversion

Sahel

Amma

Résumé

Le projet international AMMA, dans lequel s'inscrit ce travail de thèse, a pour objectif d'améliorer la compréhension des phénomènes liés à la mousson en Afrique de l'ouest, et en particulier les échanges d'énergie entre les surfaces continentales, océaniques et l'atmosphère. Au niveau des surfaces continentales, ces échanges sont principalement contrôlés par la quantité de végétation et par l'humidité de surface. Il est donc important de les estimer avec des résolutions spatiale et temporelle les plus fines possibles. Dans ce contexte, l'utilisation de capteurs radar, sensibles à l'humidité des sols et à la végétation, apparaît utile dans l'observation des zones où la couverture nuageuse est souvent marquée. Depuis une quinzaine d'années, des travaux basés sur l'utilisation de données radar ont permis de mettre en évidence les capacités de tels capteurs pour le suivi des zones semi-arides et pour l'extraction des paramètres géophysiques tels que la quantité de végétation, l'humidité et la rugosité des sols, etc. Cependant, aucun des capteurs utilisés jusque-là (diffusiomètres et SAR) n'offre à la fois des résolutions spatiale et temporelle élevées, associées à une large couverture spatiale, permettant le suivi de variables fugaces sur de grandes surfaces, comme l'humidité du sol. En effet, le diffusiomètre fournit des acquisitions avec une résolution temporelle élevée mais au dépend de la résolution spatiale, tandis que le SAR offre les possibilités inverses. Le développement des SAR de seconde génération, équipant les satellites RADARSAT et ENVISAT, permet de compenser ces limitations en offrant des résolutions spatiales souvent inférieures au kilomètre associées à une résolution temporelle de quelques jours. De plus le SAR d'ENVISAT offre aussi le choix des états de polarisations de l'onde radar contrairement à RADARSAT. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse sont basés sur l'utilisation des données ENVISAT/ASAR dont les caractéristiques permettent d'effectuer le lien, en terme de résolution, entre les diffusiomètres et les SAR du type d'ERS. Les travaux de recherche se sont organisés autour de trois axes complémentaires : Traitement et analyse des données ASAR pour les modes Global Monitoring et Wide Swath, montrant une meilleure aptitude de ce dernier pour la détermination de l'humidité du sol à des échelles de quelques kilomètres carrés. . .

The international project AMMA, in which this work of thesis is linked, aims to improve comprehension of the phenomena related to monsoon in West Africa, and in particular, exchanges of energy between continental, oceanic surfaces and the atmosphere. Concerning continental surfaces, these exchanges are mainly controlled by vegetation quantity and soil moisture. In this context, the use of radar sensors, sensitive to these two factors, appears useful in areas where the cloud cover is often marked. However, no sensors used up to now (Wind SCatterometers and SAR) offers at the same time a wide spatial cover combined to high space and temporal resolutions. The SAR of second generation, such as the one on board ENVISAT, offers an interesting compromise between spatial and temporal resolutions. This work is based on the use of ENVISAT/ASAR data and is organized around three complementary axes: (1) Treatment and analyzes data acquired in Global Monitoring and Wide Swath modes. This study showed a stronger aptitude of this last one for the estimations of the soil moisture at kilometric scales, while keeping a large space cover. The use of radar data in a bi-objective assimilation algorithm, associated with optical data, helped to improve biomass and LAI estimation. (2) Acquisition of ground data (soil roughness and soil moisture) allowed us to determine, via radar models, that the radar signal is mainly controlled soil characteristics. (3) Empirical estimate and cartography of the soil moisture from radar signal. . .