DISPATCH (DISaggregation based on Physical And Theoretical scale CHange)

Auteur : Olivier Merlin (2010, 2013 & 2014)

L’évapotranspiration est un flux majeur du cycle hydrologique qui joue un rôle essentiel sur la disponibilité de l’eau du sol, la prévision des crues, la prévision des précipitations et dans les projections de changements de l’occurrence des vagues de chaleur et des sècheresses.

Pour comprendre le fonctionnement hydrologique des surfaces continentales et concevoir des mesures d’adaptation aux changements, l’évapotranspiration devrait être modélisée et observée avec précision sur des zones étendues et à des échelles multiples.

De nombreuses approches de télédétection ont été développées pour estimer l’évapotranspiration à partir des données optiques (visible, proche infrarouge et infrarouge thermique). Il n’existe pourtant pas aujourd’hui de méthode qui combine ces informations avec les données d’humidité du sol issues des capteurs micro-ondes passives tels que SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) et SMAP (Soil Moisture Active Passive). Une difficulté essentielle est la grande différence entre la résolution spatiale (mieux que 1 km) des données optiques et celle (typiquement 40 km) des données micro-ondes passives.

Description :

DISPATCH (DISaggregation based on Physical And Theoretical scale CHange) est un algorithme unique en son genre qui combine les données optiques et micro-ondes au sein d’un schéma de désagrégation des observations d’humidité du sol à l’aide d’un modèle de l’évaporation du sol.

DISPATCH estime la variabilité de l’humidité au sein d’un pixel SMOS (et prochainement SMAP) à une résolution cible allant de 1 km à 100 m à partir des données optiques des capteurs MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer), et Landsat respectivement.

1-/ DISPATCH-SM (DISaggregation based on Physical And Theoretical scale CHange) est un algorithme dédié à l’amélioration de la résolution spatiale ou désagrégation des données d’humidité du sol (SM) disponibles. Cette méthodologie estime la variabilité de l’humidité du sol au sein de pixels SMOS (et prochainement SMAP) à une résolution cible allant de 1 km à 100 m à partir d’un modèle de l’évaporation du sol et des données optiques (rouge, proche-infrarouge, infrarouge thermique) des capteurs MODIS, et Landsat respectivement. Une première version finalisée de DISPATCH-SM est en cours d’implémentation au CATDS. De futurs développements sont prévus afin d’améliorer la robustesse et la calibration du modèle de l’évaporation du sol dans des conditions pédo-hydro-climatiques variées.

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Exemples d’application de DISPATCH-SM à 1 km de résolution sur un grand bassin versant en Australie (a),
et à 100 m de résolution sur une zone irriguée en Espagne (b).

© O.Merlin - CESBIO

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2-/ DISPATCH-LST (DISaggregation based on Physical And Theoretical scale CHange) est un algorithme dédié à l’amélioration de la résolution spatiale ou désagrégation des données de température de surface (LST) disponibles.

Cette méthodologie estime la variabilité de la température de surface au sein de pixels MODIS à une résolution potentielle d’une 10aine de mètres. DISPATCH-LST assimile à l’aide d’une équation de transfert radiatif les fractions de végétation verte (photosynthèse active) et de végétation sénescente issues des réflectances acquises à haute résolution spatiale par Formosat-2, Landsat et ASTER (et prochainement Venus et Sentinel-2).

DISPATCH-LST peut intégrer d’autres facteurs liés au bilan d’énergie des zones irriguées, telles que la fraction d’eau libre issue du moyen infrarouge, et l’efficacité évaporative des sols issue de données micro-ondes en bande L. Une des pistes de développement est la prise en compte à l’échelle fine du stress en eau des plantes, à l’aide notamment du PRI (Photochemical Reflectance Index).

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Comparaison sur une zone irriguée au Mexique des images de la température sans désagrégation (D0), désagrégée avec le NDVI seul (D1), désagrégée avec DISPATCH-LST (D2), et mesurée par ASTER à 100 m de résolution.

 

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Références bibliographiqes :


Dispatch-sm

Merlin O., M. J. Escorihuela, M. A. Mayoral, O. Hagolle, A. Al Bitar, and Y. Kerr, Self-calibrated evaporation-based disaggregation of SMOS soil moisture: an evaluation study at 3 km and 100 m resolution in Catalunya, Spain. Remote Sensing of Environment, 130, 25-38, http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2012.11.008 (2013a).

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Dispatch-lst

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