Using satellite scatterometers to monitor continental surfaces

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Comparaison entre les notions radiométriques utilisées en optique et radar

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Comparaison entre les notions radiométriques utilisées en optique et en radar

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Télédétection radar: de l'image d'intensité initiale au choix du mode de calibrations des coefficients de diffusion: b°, s°, g°

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Use of multi-temporal C-band radar data for the monitoring of evaporitic soils

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Contribution de la télédétection satellitale radar pour le suivi des paramètres de surface d une zone sahélienne agro-pastorale

Les diffusiomètres à bord des satellites ERS sont des capteurs radar à faible résolution spatiale (50 km) et à haute résolution temporelle (une acquisition tous les 3-4 jours environ), bien adaptés au suivi des surfaces continentales à l échelle globale et régionale. Du fait de leur sensibilité aux fortes variations saisonnières des paramètres de surface tels que la masse végétale et l humidité du sol, ils offrent des perspectives intéressantes pour le suivi des régions semi-arides comme le Sahel d Afrique de l Ouest. Des études antérieures menées sur les régions pastorales sahéliennes, relativement homogènes, ont permis l élaboration de cartes de production de masse herbacée à partir des données des diffusiomètres. Afin de pouvoir étendre ces travaux à l ensemble de la ceinture sahélienne, l objectif de cette thèse est d évaluer le potentiel de ces instruments pour le suivi de zones agro-pastorales, caractérisées par une plus grande hétérogénéité spatiale à l échelle de la cellule de résolution considérée. La zone retenue est localisée dans la région du Fakara (Niger), pour laquelle de nombreuses mesures in situ ont été effectuées sur la période 1992 2000. Dans un premier temps, l influence de l hétérogénéité de la zone d étude sur le signal est étudiée par comparaison avec les données acquises par le Radar à Synthèse d Ouverture du satellite ERS, qui sont caractérisées par une résolution spatiale de l ordre de 20 m. Puis une analyse quantitative est réalisée, basée sur le couplage d un modèle de fonctionnement de la végétation sahélienne décrivant l évolution de la scène observée, avec un modèle de rétrodiffusion simulant le signal tel qu il serait mesuré par un capteur radar. Les résultats obtenus montrent que le rôle de la végétation est négligeable dans le signal en raison du faible taux de couverture végétale rencontré sur les zones agro-pastorales. Ces résultats permettent de montrer que l humidité du sol peut être estimée à partir des seules données du diffusiomètre sur de telles zonesWind scatterometers (WSC) are radar sensors that operate at coarse spatial resolution (50 km) and high temporal resolution (one acquisition every 3-4 days approximately). They are well suited to land surface monitoring at global and regional scales. Due to their high sensitivity to strong biomass and soil moisture seasonal variations, they show good potential for the monitoring of semi-arid regions such as the Sahel in West Africa. Previous studies conducted over the relatively homogeneous Sahelian pastoral areas have led to the output of herbaceous mass maps derived from WSC data. In order to extend those studies to the entire Sahelian belt, the objective of this thesis is to investigate the potential of scatterometers for the monitoring of agro-pastoral zones, which are characterized by greater spatial heterogeneity at the scale of a resolution cell. The study area, where numerous in situ measurements have been carried out during the 1992 2000 period, is located in the Fakara region, Niger. First, the influence of the study area s spatial heterogeneity is investigated by comparison with ERS synthetic aperture radar data, whose spatial resolution is higher (around 20 m). Then, a quantitative analysis is carried out by coupling a Sahelian ecosystem process model, which describes the evolution of the observed scene, with a backscattering model that simulates the signal as a radar sensor would measure it. Results show that the influence of vegetation on the signal is negligible due to low vegetation cover in agro-pastoral areas. This allows the retrieval of surface soil moisture from WSC data alone over such areasPARIS-EST Marne-la-Vallee-BU (774682101) / SudocSudocFranceF

The chott El Jerid, Tunisia: Observation and interpretation of a SAR phase signature over evaporitic soils

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Analysis of the linkages between rainfall and land surface conditions in the West African monsoon through CMAP, ERS-WSC, and NOAA-AVHRR data

International audienceThe European Remote Sensing Wind Scatterometer (ERS-WSC) backscattering coefficient, NOAA Advanced Very High Resolution Radiometer (NOAA-AVHRR) Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), and Climate Prediction Center Merged Analysis Precipitation ( CMAP) precipitation data sets are studied over the period August 1991 to December 2000 to document ( 1) the interannual and intra-annual evolutions of vegetation photosynthetic activity and soil-vegetation water content over West Africa and ( 2) their two-way links with precipitation. Over the Sahel, at interannual timescales the strongest relationships between vegetation, soil moisture, and precipitation are observed from July to October and when 1-month lag is considered between the parameters. This delay reflects the vegetation response time to the moisture pulses that follow precipitation events. The high correlation between NDVI and sigma_0 at interannual timescales confirms the importance of vegetation in the backscattering coefficient. However, sigma_0 shows stronger statistical links with precipitation, suggesting that this product contains additional useful information related in particular to upper soil moisture. Over Guinea, large differences are observed between the two remote sensing products, and their relationship with precipitation at interannual timescales is weaker. Sigma_ 0 is significantly linked to precipitation from July to November, whereas NDVI does not show any significant relationship with precipitation. NDVI and sigma_0 serial correlations over the Sahel and Guinea suggest that a 2-month memory usually characterizes vegetation photosynthetic activity and soil-vegetation water content anomalies. However, anomalies disappearance in winter then reappearance in the following spring also suggests an interseason memory held by deep soil moisture reservoirs and deep-rooted plants. A composite analysis reveals that the wettest Sahelian rainy seasons were preceded by positive anomalies of soil-vegetation water content over Guinea from winter to spring. Cross correlations and Granger causality analyses partly relate these winter to spring land surface anomalies to those recorded in precipitation during the previous autumn. Spring soil-vegetation water content anomalies strengthen the meridional gradient of soil-vegetation water content over the subcontinent. This gradient is thought to contribute to the gradient of entropy that drives the West African monsoon