Activités de ACRI-ST dans le cadre de la calibration/validation des produits niveau 1 MERIS et OLCI

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1 Activités de ACRI-ST dans le cadre de la calibration/validation des produits niveau 1 MERIS et OLCI Ludovic Bourg ACRI-ST Premier Atelier National «Couleur de l Océan» Paris, janvier 2011

2 Plan Les activités d'acri en cal/val niveau 1 MERIS de MERIS vers OLCI L'étalonnage en vol de MERIS Radiométrique : les principes, quelques illustrations spectral : méthodes et résultats Quelque mots sur la validation

3 MERIS Les activités d'acri en cal/val niveau 1 spécification et prototypage du traitement niveau 1 (et 2) exploitation et post-traitement de la caractérisation sol traitement et suivi des calibration bord, maintenance des modèles instrumentaux, mise à jour des coefficients opérationnels traitement selon besoin pour la cal/val support aux intervenants externes cal/val (extraction, filtrage, distribution) contributions à la validation OLCI transfert de l'expérience MERIS, adaptation aux évolutions techniques, rationalisation pour une mission opérationnelle

4 Etalonnage radiométrique: principes instrumentaux Etalonnage radiométrique par mesures en vol (diffuseur solaire) Basé sur la caractérisation (au sol) de la BRDF du diffuseur Spectre Solaire de référence E 0 (Thuillier et al 2004) Utilise le même modèle radiométrique que le traitement niveau 1 des observations terrestres Cal: comptes (corrigés*) / radiance connue** gains OT: comptes (corrigés*) / gains connus radiance *: non-linéarité, offset, smear **: de: BRDF, géométrie en orbite, E 0 (λ) Le vieillissement du diffuseur essentiel dans le calcul du gain diffuseur de référence Mises à jour des coeffs. radiométriques = discontinuités modélisation du vieillissement Spectro-imageur = compléxité spectrale étalonnage spectral en vol, modèle spectral

5 Etalonnage radiométrique : principes du traitement Gain computations Level 1b processing Sun Irradiance model Sun-View geometry Instrument spectral model In band irradiances, wavelengths diffuser BRDF model Calibration radiance calibration counts (corrected) Gain computation G(t) reference gains degradation model {G(t)} diffuser ageing model observation counts (corrected) Calibration Radiances instrument degradation computation Gain modelling reference gains degradation model

6 Exemple 1: le vieillissement du diffuseur Méthodologie: évolution temporelle du rapport des réponses des diffuseurs 1 et 2 Diffuser ageing wrt launch (all cameras) Après 8 ans en vol: perte de 1.5 % at 412 nm Analyse montre un tendance temporelle linéaire Forte décroissance (de la perte) avec la longueur d onde reflectance variation (%) 0.0% -0.3% -0.5% -0.8% -1.0% -1.3% -1.5% years since launch b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9 b10 b11 b12 b13 b14 b15 slope (%/year) Ageing Linear Fit results: BRDF loss in %/year 0.3% 0.2% 0.1% 0.0% -0.1% wavelength reflectance variation (%) Diffuser ageing wrt launch (all cameras) 0.0% -0.3% -0.5% -0.8% -1.0% -1.3% -1.5% Wavelength [nm]

7 Exemple 2 : le modèle de dégradation de l instrument relative response Gain evolution wrt 846, camera orbit b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9 b10 b11 b12 b13 b14 b nm G( t) = G t nm ( ( ) ( ) 1 β 1 γ e δt Mesures (moyennes par caméra): Bleu: dégradation <4% après >7 ans en vol PIR: dégradation <1% Modèle de Dégradation Performances du modèle: Excellentes en interpolation (<0.1%) A surveiller en extrapolation

8 Etalonnage spectral: méthodes Observations de structures spectrales identifiables à la résolution max.: 1,25 nm. 1. Sur les diffuseurs a) Le diffuseur spectral coloré, dopé à l Erbium b) 6 raies de Fraunhofer sur le diffuseur blanc (395, 485, 587, 656, 854, 866 nm) 2. Observation de la raie atmosphérique O2-A (761 nm) lors de campagnes spectrales 408 nm 521 nm

9 Etalonnage spectral: résultats absolu et variations dans le champ stabilité temporelle 12 Spectral shift from all data [nm] Spectral evolution with Erbium doped nm spectral variation (+ arbitrary shift) [nm] [nm] orbit Spectral evolution with Erbium doped nm Mean m1 Mean m2 Mean m3 Mean m4 Mean m detector 394 [nm] Mean m1 Mean m2 Mean m3 Mean m4 Mean m orbit

10 λ( k,l) = λ ( l)+ Δλ( k) Modèle Spectral Modèle instrument simple où k et l sont les coordonnées spatiale et spectrale d'une cellule de la matrice CCD: La loi de dispersion moyenne quasi-linéaire est un polynôme d'ordre 3 (régression), et la variation dans le champ une régression linéaire des résultats à 395, 656 & 671nm relatives à leurs moyennes respectives Spectral mode Intercept [nm] 0.5nm Camera slope intercept -0.5nm

11 Activités de Validation Support à validation externe (CNES, RAL): extraction et filtrage de données sur sites dédiés absolu (Rayleigh): sites océaniques oligotrophiques inter-bandes (Glitter): sites océaniques oligotrophiques inter-temporel et inter-capteurs: sites désertiques en développement: nuages convectifs (inter-bandes) et Antarctique (inter-bandes et inter-capteurs) Validation: inter-pixels et inter-temporel: Antarctique

12 Merci de votre attention