• Langue : Français
• Discipline : Lasers, molécules, rayonnement atmosphérique
• Identifiant : Inconnu
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 01/01/2004

Résumé en langue originale

Nous présentons un réseau de radiomètres optiques de terrain, appelés SIMBADA (Satellite Intercomparison for Marine Biology and Aerosol Determination - Advanced version), destinés à la vérification des observations spatiales de la couleur de l'océan. Le SIMBADA réalise en mer des mesures in situ des trois paramètres indispensables à cette vérification : l'épaisseur optique en aérosol, le modèle d'aérosols, ainsi que la réflectance marine. Le radiomètre, portable et autonome, enregistre un signal optique selon onze canaux (de 350 à 870 nm), et mesure l'épaisseur optique en aérosols et la réflectance marine de manière quasi-simultanée grâce à deux gains électroniques. D'autre part, il s'affranchit de la réflexion parasite de la luminance du ciel sur la surface par polarisation. Nous présenterons d'abord l'instrument de manière détaillée, ainsi que le travail réalisé sur la détermination des coefficients d'étalonnage avec l'estimation d'une dérive temporelle et l'utilisation simultanée des étalons solaire et photométrique. Ensuite, nous présenterons deux améliorations apportées à l'algorithme de traitement des données : la première concerne l'estimation du modèle d'aérosols à partir de la variation spectrale de leur épaisseur optique, et la deuxième concerne une correction appliquée aux mesures de réflectance marine pour les corriger de la perturbation éventuelle de petits moutons d'écume. Enfin, nous présenterons la base de données (2300 mesures) réalisée avec la mise en réseau d'une vingtaine de SIMBADA pendant trois ans. Nous avons comparé les mesures SIMBADA avec d'autres mesures in situ, réalisées par trois autres instruments de terrain reconnus. La première comparaison a montré que le SIMBADA et le système de photomètre / radiomètre SMSR / SPMR s'accordent à 6% sur l'estimation de l'éclairement descendant et que les deux instruments estiment la réflectance marine avec une erreur de 10 à 20% entre 410 et 560 nm, et de 60 à 80% au-delà ; la deuxième a montré que le SIMBADA et le photomètre solaire MicroTops mesurent l'épaisseur optique en aérosols avec une précision de 0.02 en valeur absolue ; enfin, la troisième a montré que le SIMBADA et le spectroradiomètre TriOS s'accordent à 3% (9% pour les grandes élévations solaires) sur l'estimation de l'éclairement descendant, et que les deux instruments estiment la réflectance marine avec une erreur de 10 à 15% entre 410 et 560 nm, et de 20 à 35% au-delà. Ces différentes analyses ont permis de montrer que le SIMBADA réalise ses mesures avec une précision de 0.001 en termes de réflectance à 443 nm, ce qui est inférieur aux exigences (0.002 à 443 nm). Enfin, la base de données SIMBADA a été utilisée pour vérifier les observations spatiales de la couleur de l'océan réalisées par les capteurs MERlS/ENVISAT et POLDER-2 / ADEOS-2, en estimant leurs erreurs sur l'estimation de la réflectance marine, puis en les comparant aux exigences de l'observation spatiale de la couleur de l'océan (0.002 en termes de réflectance marine au-dessus de la surface à 443 nm). La comparaison SIMBADA / MERIS a révélé une erreur assez importante sur les réflectances marines dérivées de MERlS après correction atmosphérique (RMS de 0.008 à 443 nm). La comparaison SIMBADA / POLDER-2 a révélé une erreur moins importante sur les réflectances marines dérivées de POLDER-2 après correction atmosphérique (RMS inférieur à 0.004 à 443 nm). D'autre part, une analyse plus détaillée a été réalisée sur la vérification des données MERIS. Premièrement, les erreurs sur l'estimation de l'épaisseur optique en aérosols et du modèle d'aérosols dérivés de MERIS sont assez élevées. Deuxièmement, l'erreur sur l'estimation de la réflectance marine croît aux courtes longueurs d'onde utilisées pour la couleur de l'océan, et est sans doute attribuable à la précision des codes de transfert radiatif utilisés et au choix des modèles d'aérosols utilisés. Aucun paramètre géophysique ou climatique (vitesse du vent, élévation solaire, latitude, ...) ne semble être corrélé à cette erreur. Par ailleurs, on améliore l'estimation de la réflectance marine en appliquant aux données un critère de qualité (flag MERIS PCD_1_13) : le RMS passe dans ce cas à 0.005 à 443 nm. Toutefois, ce critère semble diminuer d'un facteur deux le nombre de pixels déclarés valides. Enfin, l'impact des erreurs de correction atmosphérique sur l'estimation de la concentration en chlorophylle a été évaluée en appliquant le même algorithme bio-optique (OC4v4) aux réflectances marines issues de MERIS et de SIMBADA. La précision estimée est de 60% (30% lorsque le flag MERIS PCD_1_13 est appliqué), chiffre auquel il convient d'ajouter la variabilté naturelle de l'algorithme géophysique.