DART (Discrete Anisotropic Radiative Transfer)

Pourquoi développer de nouveaux modèles en physique ?

Ici, l'expression " modèle physique" signifie modèle de transfert radiatif et de bilan d'énergie.

Les modèles physiques considérés ici sont des modèles de transfert radiatif (TR) dédiés l'étude des surfaces terrestres par télédétection spatiale et des modèles de bilan d'énergie (BE) adaptés à l'étude du fonctionnement des surfaces. Ils utilisent des méthodes mathématiques pour décrire les processus physiques. Ainsi, la propagation du rayonnement peut être modélisée par eemple avec la méthode du suivi de rayons combinée à une méthode Monte Carlo, ou bien avec une méthode dite à plusieurs flux, etc.

De plus, ces modèles opèrent avec des représentations plus ou moins réalistes des paysages étudiés, c'est à dire des milieux oùù se propage le rayonnement. Ainsi, l'hétérogénéité spatiale des milieux est souvent négligée ou prise en compte de manière très simplifiée. D'une manière générale, ces modèles emploient de très fortes approximations qui s'avèrent ne plus être adaptées aux niveaux de précision requis actuellement pour étudier les surfaces terrestres, en particulier avec l'aide de la télédétection spatiale. Ceci est le cas des applications qui s'appuient sur l'inversion des images de télédétection spatiale et des applications qui traitent du bilan d'énergie des surfaces terrestres et des flux d'énergie et de masse à l'interface "Terre - Atmosphère".

Il y a donc un besoin urgent d'améliorer les modèles TR et BE. Ceci implique d'importantes améliorations à 2 niveaux : modélisation plus précise des processus physiques et représentation plus réalistes des paysages. Une spécificité de notre approche est d'introduire la nature tridimensionnelle (3-D) à ces 2 niveaux.

Ces remarques expliquent que nous développons actuellement 2 types de modèles :

- Modèle de Transfert Radiatif (DART) : il simule le bilan radiatif ainsi que les images satellite.
- Modèle de Bilan d'énergie (DARTEB) : il simule le bilan 3D en matière de flux de masse et d'énergie. Il s'appuie sur le modèle DART pour la modélisation de la composante radiative.

Hormis les applications purement scientifiques (e.g., étude du fonctionnement de la végétation), ces modèles sont aussi des outils très utiles pour des applications techniques. Ceci est typiquement le cas de travaux de simulations réalisés pour définir les propriétés optimales des futurs capteurs satellitaires, et aussi pour concevoir les meilleures approches d'inversion à partir d'images de télédétection. Ainsi, le CNES a déjà utilisé DART pour spécifier les propriétés spectrales optimales du capteur de Pléiades pour des objectifs cartographiques. Ici, ceci est illustré avec le cas de routes à l'ombre et de forêts observées avec différents canaux panchromatiques et différents atmosphères, directions solaires et canaux panchromatiques.