IMAGE SATELLITALE ET BIOSPHÈRE

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1 THÈME : Planète Terre et son environnement Niveau : seconde IMAGE SATELLITALE ET BIOSPHÈRE EXTRAIT DU BO: Planète Terre et environnement global La structure et l'évolution des enveloppes externes de la Terre (atmosphère, hydrosphère, lithosphère et biosphère) s'étudient à partir d'images satellitales ( Intérêt de travailler à certaines longueurs d'onde pour observer les objets de la surface de la Terre (végétation, eau, sol, etc.) CADRE PEDAGOGIQUE: Accroche : utiliser les informations médiatisées : réchauffement de la planète, gaz à effet de serre, trou d ozone On se propose d utiliser un modèle pour montrer l influence de différents facteurs sur le réchauffement de l atmosphère OBJECTIFS : Objectifs de méthode: Réaliser : suivre un protocole, employer des techniques expérimentales (utilisation d'un radiomètre.) Raisonner : adopter une démarche explicative Objectifs de connaissances La signature spectrale d un élément est établie à partir de l'étude de sa réflectances à différentes longueurs d'onde en utilisant des filtres. Cette signature est spécifique L image satellitale permet d identifier les végétaux de la biosphère, de suivre leur évolution dans le temps et de quantifier leurs variations. PIERRON Image satellitale 1 / 7

2 COIN LABORATOIRE Gestion du temps : J : récolter des feuilles de différents végétaux (professeur ou élèves) Achat à prévoir : Investissement : radiomètres o Radiomètre Réf o feuille blanche o feuille canson noir o sable o terre o eau o végétaux. Matériel nécessaire Matériel par binôme: o feuille blanche o canson noir o radiomètre Réf o 5 boites de pétri Réf PIERRON Image satellitale 2 / 7

3 ACTIVITES Activité 1 : observer une image satellitale pour en dégager ses particularités Etape 1 : l image satellitale Schématisez l image satellitale proposée Quelles particularités présente-t-elle? Les couleurs ne semblent pas correspondent pas à la réalité on observe deux dominantes une rouge et une turquoise parcourue de lignes étape 2 : recherche des correspondances proposer une solution permettant de résoudre ce problème connaître le secteur et utiliser une carte avoir une ou plusieurs photographies 3/7

4 image classique Légendez votre schéma en soulignant les Végétation (forêt, cultures), habitations, routes éléments appartenant à la biosphère Certaines parties des secteurs rouges présentent des nuances : proposer une hypothèse explicative Existence d espèces différentes les Toutes ces informations sont captées par radiomètres du satellite défilant à une altitude de 830 Km. 4/7

5 Activité 2 : utiliser un radiomètre pour comprendre ces particularités. Etape 1 : le principe du radiomètre Le radiomètre est un capteur de la lumière solaire réfléchie. La valeur mesurée constitue la réflectance Chaque satellite possède plusieurs radiomètres pour évaluer la réflectance sur des longueurs d ondes différentes (on place des filtres devant le capteur). Présenter le radiomètre Faire un schéma fonctionnel du radiomètre : Capteur de λ Source lumineuse Radiomètre canal rouge 56,5 r Mesure de réflectance feuille Etape 2 : étalonnage du système Placer une feuille blanche sous le capteur (8 cm) Adapter le diaphragme à la lumière incidente (un point = ouverture maximale) Réglage de la réflectance maximale (valeur 100) Placer une feuille canson noir Réglage de la réflectance minimale (valeur voisine de 0) 5/7

6 Etape 3 : mesures de réflectance Réaliser des mesures de réflectance pour les canaux vert, rouge et infra-rouge du radiomètre sur : - 3 végétaux différents - eau - un sol (sable ou terre) grouper les résultats dans un tableau à double entrée. Canal vert Canal rouge Canal infra-rouge Eau 40,1 59,2 45,6 Sable 33,6 40,9 46 Troëne 6,7 8,7 79,6 Epicéa 12,3 9,6 65,2 pyracantha 19,5 16,8 65,9 Réaliser une représentation graphique des réflectances pour chaque test sur le même système d axes Légender n parle d une «signature spectrale» : justifiez cette appellation. signatures spectrales Canal vert Canal rouge Canal infra-rouge Troëne Epicéa pyracantha Eau Sable les trois valeurs mesurées sont spécifiques à chaque élément de la biosphère : elles peuvent donc le caractériser d ou le terme de signature. Bilan l image satellitale est en fait la superposition des images obtenues dans les trois canaux (composition colorée), ce qui explique ses couleurs particulières. De plus, cette image numérique est constituée d un assemblage de carrés (pixels) représentant au sol 20m x 20m, ce qui permet (en utilisant l informatique) d évaluer des surfaces. Utiliser les informations acquises pour justifier l utilisation des images satellitales dans la surveillance de la biosphère. Les images satellitales permettent de différencier les forêt des cultures, de caractériser les espèces végétales et d évaluer leur surface. 6/7

7 La comparaison de deux images satellitales du même secteur à des dates différentes permettra de préciser son évolution. Evaluations Plusieurs pistes peuvent se proposer en fonction des aptitudes des élèves : Proposer une autre image satellitale en leur demandant d en dégager les informations. Proposer deux images satellitales du même secteur une avant la tempête de décembre 99 et l autre après en leur demandant d en dégager les informations. 7/7