La série Télédétection pour l observation des surfaces continentales André MARIOTTI. Introduction Nicolas BAGHDADI et Mehrez ZRIBI

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Marie Lamothe
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1 Table des matières La série Télédétection pour l observation des surfaces continentales André MARIOTTI Introduction Nicolas BAGHDADI et Mehrez ZRIBI Chapitre 1. Caractérisation des états de surface des sols par télédétection radar Nicolas BAGHDADI et Mehrez ZRIBI 1.1. Introduction thématique Description des paramètres du sol Rugosité du sol Humidité des sols Sensibilité du signal radar aux paramètres du sol Sensibilité du signal à la rugosité Sensibilité du signal à l humidité du sol Salinité du sol Composition du sol Modélisation de la rétrodiffusion radar sur des sols nus Description du modèle IEM Description du modèle Dubois Description du modèle Oh Modélisation numérique... 37

2 8 Surfaces continentales par télédétection Estimation des paramètres du sol à l échelle de la parcelle à partir de données à haute et très haute résolutions Cas du sol nu Cas du sol avec couverture végétale Estimation des paramètres du sol à moyenne résolution spatiale Perspectives Bibliographie Chapitre 2. Estimation de l état hydrique du sol par télédétection micro-onde passive Ramata MAGAGI, Yann KERR et Jean-Pierre WIGNERON 2.1. Introduction générale Principe de l estimation de l humidité du sol en micro-onde passive Effet de la rugosité sur la température de brillance d un sol nu Effet de la végétation sur la température de brillance d un sol couvert de végétation Effet de l humidité du sol sur la sensibilité du signal à la rugosité du sol et à la végétation Profondeur de pénétration du signal Méthodes d estimation de l humidité de surface du sol Inversion de modèles directs : inversion 1-P, 2-Pet N-P du modèle L-MEB Approches statistiques Inversions explicites Problèmes d inversion Produits d humidité du sol issus de la télédétection spatiale micro-onde passive Evolution de la télédétection spatiale micro-onde passive pour l estimation de l humidité du sol Validation, mesures au sol et représentativité à l échelle AMSR-E, SMOS ou SMAP Exemple d évaluation de l humidité du sol de SMOS sur les sites agricoles de CanEx-SM10 et SMAPVEX Analyse qualitative de l humidité du sol estimée par SMOS et AMSR-E sur les sites agricole et forestier de CanEx-SM Méthodes de désagrégation des produits satellitaires d humidité du sol dérivés des micro-ondes passives Autres produits d humidité dérivés des micro-ondes passives... 75

3 Table des matières Indices d humidité Humidité dans la zone racinaire Principales applications Revue générale : applications en météorologie (NWP), modélisation du climat, sécheresse Hydrologie, risques d inondation, agriculture, foresterie, etc Applications dans les environnements nordiques Conclusion Bibliographie Chapitre 3. Utilisation des diffusiomètres satellitaires pour le suivi des surfaces continentales Pierre-Louis FRISON, Lionel JARLAN et Eric MOUGIN 3.1. Introduction Principe d acquisition d un diffusiomètre Les principaux diffusiomètres Les diffusiomètres à antennes fixes Les diffusiomètres à antennes rotatives : SeaWinds Applications thématiques Hydrologie de surface Suivi de la végétation Conclusion et perspectives Bibliographie Chapitre 4. Télédétection optique du manteau neigeux Marie DUMONT et Simon GASCOIN 4.1. Introduction : importance du manteau neigeux Propriétés optiques de la neige Propriétés du manteau neigeux observables par télédétection optique Présence de neige Albédo et rayon optique, impact des impuretés Utilisation des produits de surfaces enneigées pour l hydrologie Que faire des nuages? Générer des indicateurs hydroclimatiques Modélisation hydrologique Perspectives Bibliographie

4 10 Surfaces continentales par télédétection 4 Chapitre 5. Caractérisation de la neige par imagerie radar Monique BERNIER, Jean-Pierre DEDIEU et Yannick DUGUAY 5.1. Introduction Interactions radar et couvert nival Caractérisation physique de la neige Modélisation électromagnétique du signal radar Etudes polarimétriques de la neige Cartographie du couvert nival Cartographie de l étendue du couvert nival Cartographie de l équivalent en eau de la neige Environnements particuliers Utilisateurs actuels et perspectives d avenir Bibliographie Chapitre 6. Altimétrie spatiale sur les eaux continentales Jean-François CRÉTAUX et Stéphane CALMANT 6.1. Introduction Quelques généralités sur l altimétrie satellitaire pour l hydrologie Etudes de cas avec l altimétrie radar et laser Lacs d Afrique de l Est Lacs tibétains Apport de l altimétrie à l estimation des débits des rivières Impact des aménagements et usages, applications de l altimétrie Le contexte et l apport de l altimétrie spatiale Etudes de cas avec l altimétrie radar Conclusion et perspectives Bibliographie Chapitre 7. L altimétrie radar pour le suivi de l Antarctique Frédérique RÉMY 7.1. Introduction L Antarctique Le continent des superlatifs La machine Antarctique Quoi et comment observer? L altimétrie polaire Quelques spécificités de l altimètre sur les calottes polaires Méthodologie de l exploitation des séries temporelles pour la mesure de la hauteur

5 Table des matières Apport à la climatologie L Antarctique à l état stationnaire La topographie de surface Contrainte aux modèles Variations temporelles Des temps et des signaux très différents Vidange de lac Bilan de masse globale Accélération des glaciers émissaires : peuvent-ils s emballer? Conclusion et perspective Bibliographie Chapitre 8. Caractérisation des redistributions de masse d eau sur les continents et les calottes polaires par la mission de gravimétrie spatiale GRACE Frédéric FRAPPART, Guillaume RAMILLIEN et Lucía SEOANE 8.1. Introduction Les techniques de post-traitement des solutions globales Les méthodes empiriques Les méthodes statistiques Les méthodes inverses Les approches régionales Les mascons La méthode régionale Applications Applications en hydrologie Applications en glaciologie Perspectives Bibliographie Chapitre 9. Applications du GNSS-R en hydrologie continentale Erwan MOTTE, Alejandro EGIDO, Nicolas ROUSSEL, Karen BONIFACE et Frédéric FRAPPART 9.1. Introduction Historique Plan du chapitre Rappel sur les techniques de mesure et observables GNSS-R Le GNSS-R par analyse des formes d onde

6 12 Surfaces continentales par télédétection Le GNSS-R par analyse des variations du rapport signal sur bruit Altimétrie Application à la mesure du manteau neigeux Application à la mesure du niveau d eau Humidité du sol Méthodologie cgnss-r (diffusion bistatique) Exemple d un suivi de l humidité d une parcelle agricole par cgnss-r Suivi de l humidité du sol par IPT : méthodologie Exemple d un suivi de l humidité d un champ agricole par IPT Couvert végétal Restitution de la biomasse par cgnss-r : aspects théoriques Exemple d estimation de la biomasse forestière par cgnss-r Suivi de la croissance de la végétation par IPT Conclusion et perspectives Réseau IPT Mesures aéroportées/ballons Mesures spatiales Bibliographie Chapitre 10. Bilan d énergie des surfaces continentales et utilisation de la température de surface Gilles BOULET et Jean-Pierre LAGOUARDE Introduction Le bilan d énergie et la température de surface Le bilan radiatif Les échanges convectifs Le flux conductif dans le sol L équation du bilan d énergie Signification de la température de surface Les données température de surface Les effets directionnels dans l infrarouge thermique Impact de la turbulence atmosphérique sur l incertitude de mesure Les données actuelles et leurs limitations : un besoin de missions nouvelles dans l IRT Estimation de l évapotranspiration Méthodes résiduelles Méthodes contextuelles

7 Table des matières Assimilation des données thermiques Méthodes opérationnelles adaptées à la disponibilité des données satellite Autres applications Agriculture et foresterie Suivi climatique et santé des écosystèmes Cycles biogéochimiques et pollution des sols Hydrologie Perspectives Bibliographie Chapitre 11. Assimilation de données spatiales : applications à l hydrologie de bassin versant Delphine LEROUX et Thierry PELLARIN Introduction Les modèles hydrologiques Données satellite disponibles pour l assimilation Description de l assimilation de données Exemples d assimilation dans les modèles hydrologiques Assimilation de l humidité de surface du sol Assimilation de la hauteur d eau des rivières Assimilation du stock d eau dans les sols Exemple d application : assimilation de l humidité de surface de SMOS dans le modèle hydrologique DHSVM, sur le bassin versant de l Ouémé, au Bénin Zone d étude et mise en place du modèle hydrologique Assimilation des humidités de surface de SMOS dans le modèle hydrologique Un avenir propice à l assimilation en hydrologie Bibliographie Chapitre 12. Assimilation de données satellitaires : application au cycle de l eau et du carbone Jean-Christophe CALVET, Patricia DE ROSNAY, Alina BARBU et Souhail BOUSSETTA L assimilation : pour quoi faire? Analyses de l humidité des sols et de la végétation pour la prévision numérique du temps L eau : du sol à la rivière

8 14 Surfaces continentales par télédétection Les puits et les sources naturels de CO Conclusion et perspectives Bibliographie Acronymes Glossaire Index Comité scientifique Sommaires des autres volumes de la série

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