SMOS : Calibration et Validation.
Des travaux de terrain intensifs ont été entrepris pour recueillir et exploiter les données acquises in-situ ainsi que les données aéroportées pour différents écosystèmes.
Des mesures dela température de surface ainsi que la caractérisation détaillée des couverts ont été acquises pendant le fonctionnement d'instruments au sol et le survol d'instruments embarqués fonctionnant à la même fréquence queSMOS.
Dans le cadre de ces CALVAL, le CESBIO est impliqué dans les expériences décrites ci-dessous :
- CanEx-SM10 (Canadian Experiment for Soil Moisture in 2010) CANEX field campaign
- AACESS (Australian Airborne Cal/Val Experiments for SMOS)
- CAL-VAL CAROLS 2010 (Cooperative airborne radiometer for ocean and land studies)
- Cal-val SMOS-MALI / NIGER
- Calibration of SMOS products Geolocalisation Biases
- Valencia Anchor Station (VAS) - Université de Valence
- Soil Climate Analysis Network (SCAN) USA
CAL-VAL CAROLS 2010 (Cooperative airborne radiometer for ocean and land studies)
Principal Investigateur : Mehrez Zribi (CESBIO/IRD), Monique Dechambre (LATMOS), Chef de projet : Pascal Fanise (CESBIO/IRD)
Si le principe de l'interféromètrique est parfaitement maitrisé en radioastronomie, c’est la première fois qu’un instrument de ce type est utilisé pour observer la Terre depuis l’espace (SMOS évoluera 755 km). Il a fallu s’assurer que le fonctionnement en orbite de MIRAS ne réservera pas de mauvaises surprises. Un radiomètre similaire (CAROLS) a donc été fabriqué et utilisé pour valider les observations et préparer les algorithmes de traitement des données du radiomètre de SMOS.
Fabriqué par le CETP LATMOS), Le récepteur a été conçu comme une copie du radiomètre EMIRADII, en collaboration entre les TUD (Université Technique du Danemark), le laboratoire LATMOS (Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales) et la Division Technique de l'INSU , CAROLS fonctionne à la même fréquence que le radiomètre de SMOS (1.4 GHz) et peut être embarqué à bord de l'avion de recherche ATR42 de Météo France géré par l'UMS SAFIRE (CNRS-INSU / Météo France / CNES).
Diaporama de la campagne CAROLS
Le radiomètre a été validé et qualifié avec des mesures en laboratoire, montrant en particulier une excellente stabilité et la résolution. Les mesures ont montré que ce radiomètre a une sensibilité de 0,1 K pour un temps d'intégration 1 s, et une stabilité relative de 0,1 K sur une période de 30 min.
CAROLS a joué un rôle essentiel durant la phase de recette en vol de SMOS. L’objectif était de fournir des mesures indépendantes multiconfigurations qui servent à évaluer la qualité des données SMOS. Cette campagne a été réalisée en coordination avec d’autres mesures destinées au recueil in situ de données complémentaires indispensables à l'analyse, à savoir des observations au sol réalisées par Météo France (CNRM), l’INRA et l’INSU (CESBIO) et une campagne de mesures océanographiques, coordonnée par le LOCEAN et réalisée à partir d’un navire de l’INSU.
Trois campagnes ont été effectuées avant les campagnes SMOS CAL / VAL en 2010. Les quatre premiers vols effectués en Septembre 2007 ont permis à CAROLS, installé avec d'autres instruments à bord à bord de l’ATR42 (radar STORM, le récepteur GPS GOLD-RTR , un radiomètre à infrarouge et une caméra visible à large champ), d'être certifié pour son utilisation dans la recherche française à bord de l'ATR-42. Les mesures aéroportées ont permis de vérifier la bonne sensibilité des données CAROLS, et du bon accord avec le modèle d'émissivité pendant les différents mouvements de l'avion. Toutefois, ces premiers vols ont mis en évidence une isolation imparfaite entre les canaux X et Y , et un niveau élevé de signaux RFI sur les surfaces terrestres survolées.
- Les mesures aéroportées ont été réalisées par les équipes techniques du LATMOS et SAFIRE.
- Les traitements des données CAROLS et STORM, en plus des différentes corrections des données bruitées par le RFI ont eu lieu au laboratoire LATMOS, responsable de ces deux instruments.
L'objectif de la campagne CAROLS'2008 était de valider diverses modifications pour corriger les imperfections observées en 2007. L'isolation complète des deux voies a été validé. Enfin, après validation des données enregistrées par CAROLS en 2007 et 2008, l'objectif initial de la campagne CAROLS' 2009 était d'acquérir des données scientifiques pour valider l'algorithme d'inversion utilisé pour calculer l'humidité du sol ainsi que l'estimations de la salinité des océans.
Après le lancement réussi du satellite SMOS en Novembre 2009, deux campagnes SMOS CAL / VAL ont été organisées sur trois sites d'essai, au cours de deux périodes: Avril-Juillet 2010, avec un total de 22 vols, et Novembre 2010, avec 4 vols.
Partenaires de la campagne CAROLS : CNES, CESBIO, CNRM, ESA, IEEC, INRA, LATMOS, LOCEAN, SAFIRE, Valencia University
lien INSU/CNRS
contact au CESBIO : Mehrez Zribi
voir aussi le secteur SMOS réalisé par le laboratoire LOCEAN - il contient l'accés aux données des flotteurs de salinité et au mesures in-situ des campagnes CAROLS
AACESS Australian Airborne Cal/Val Experiments for SMOS AACES field campaign
The AACESS campaign is part the SMOS Validation/Calibration activities. It has been organized by Jeff Walker, Chris Rüdiger, Sandy Peischl (University of Monash - Melbourne), with the main objectives of validating the SMOS products (brightness temperatures and soil moisture) and monitoring soil moisture.
The area of study is the Murrumbidgee River catchment covering an area of about 100 x 500 km, corresponding to 20 SMOS pixels.
The first part of the campaign took place between the 18th of January and 22th of February 2010.
The campaign consists in field measurements (soil moisture, vegetation, meteorological data) and
airborne measurements (L-band, Thermal InfraRed, Near InfraRed, Visible). To validate the SMOS brightness temperatures, an aircraft is equipped with the a L band instrument PLRM (Polarimetric L-band Multibeam Radiometer).
Cal-val SMOS-MALI / NIGER
Principal Investigator:Thierry Pellarin (Laboratoire d'étude des Transferts en Hydrologie et Environnement, LTHE), Bernard Cappelaere (Hydro Sciences, Montpellier - HSM)
Primary Application Domain: Calibration/Validation
Secondary Application Domain: Hydrology
Title : Multiscale validation of SMOS brightness temperature and products over West Africa
The aim of this project is to use both ground measurements and land surface modeling approaches to compare and validate SMOS products over West Africa in the framework of AMMA project.
Calibration of SMOS products Geolocalisation Biases
Principal Investigator. : Francois Cabot (CESBIO/CNES)
Primary Application Domain: Calibration/Validation
The aim of this study is to deliver a full characterization of on-orbit geolocalisation biases as observables in SMOS products.
more details
Valencia Anchor Station (VAS) - Université de Valence
P.I. : Ernesto Lopez-Baeza (Valencia University)
modélisation d'humidité du sol et de température de brillance à l'échelle du pixel SMOS
more details
Contact CESBIO : Silvia Juglea
Soil Climate Analysis Network (SCAN) USA -
the soil climate analysis network is operated by the United States Department of Agriculture (National Water and Climate Center)
Comparison between SCAN site data and SMOS data for soil moisture and events of thaw and freeze
Contact CESBIO : Ahmad Albitar
more details
Previous campaigns...
COSMOS (Campaign for validating the Operation of Soil Moisture and Ocean Salinity), and NAFE (National
Airborne Field Experiment) were two airborne campaigns held in the Goulburn River catchment (Australia)
at the end of 2005.
Cal Val SMOS Murray-Darling Basin: National Airborne ield Experiment
(NAFE)
Principal Investigator : Gilles Boulet (CESBIO/IRD)
Primary Application Domain: Calibration/Validation
Secondary Application Domain: Hydrology
The aim of this proposal is to use a combination of gridded airborne L-band brightness temperature, NDVI and surface temperature data and distributed in-situ soil moisture data acquired at the scale of several SMOS pixels during two field experiments in SE Australia (NAFE) to test 1- the SMOS soil-moisture retrieval algorithms (inversion of local soil moisture from airborne brightness temperature data) 2- the SMOS disaggregation algorithms (inversion of local soil moisture from coarse brightness temperature and auxillary remote-sensing data). This proposal falls within the Cal/Val SMOS activities for which a joint proposal with the same objectives is submitted to the adhoc program at ESA, lead by our Australian partners represented by Prof. Jetse Kalma.
more details
website of NAFE
ESA presentation for the CaL-Val
Results of the (COSMOS/NAFE'05 Experiment )
Google Earth animation
accès au 
