Using multi-temporal high-resolution remote sensing in surface modeling

Version française par ici.

 

The land surface models simulate the water and energy fluxes between soil, land cover and atmosphere. Their scopes of application spread from numerical weather prevision to soil water modeling.

 

Energy and water budgets of the soil-plant continuum

 

However, these models are initially conceived to be applied on wide areas. Thus, they use low resolution cover parameters (>1km) derived from mid-resolution satellite observations (MODIS, VEGETATION). These parameters are mainly the Leaf Area Index (LAI), the vegetation type or the surface albedo. Yet the agricultural landscapes of Western Europe are characterized by a patchwork of plots smaller than one square kilometer. These plots have very different vegetation cycles, i.e. winter and summer crops, which could only be described at high resolution. The crop management practices like crop rotation or irrigation are also generally not taken into account.

 

The products of the Sentinel-2 space mission, with their high spatial and temporal resolution, could bring elements to fill in this missing information.

 
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Les séries temporelles d'images à haute résolution pour la modélisation des échanges de surface

English version right here.

 

Les modèles de surface simulent les échanges d’eau et d’énergie entre le sol, le couvert (végétal ou non) et l’atmosphère. Leurs  applications vont de  la prévision numérique du temps à la modélisation de l’état hydrique des sols.

 

Bilans d’eau et d’énergie du continuum sol-plante

 

Cependant, ces modèles, initialement conçus pour simuler de grandes étendues, utilisent des paramètres du couvert à basse résolution (au-delà du kilomètre) qui sont issus des observations satellites à moyenne  résolution (MODIS, VEGETATION). Ces paramètres sont principalement l’indice foliaire, le type de végétation, l’albédo de la surface. Or, les paysages agricoles d’Europe de l’Ouest sont caractérisés par un patchwork de cultures avec des parcelles bien inférieures au kilomètre carré et des cycles de végétation très différentes (cultures d’été, cultures d’hiver, …) qui ne peuvent être décrits qu’à haute résolution. De plus, les pratiques culturales (dites anthropiques car liées à une action de l’homme) comme la rotation des cultures ou l’irrigation, ne sont également généralement pas prises en compte.

 

Les produits satellite à haute résolution spatiale et temporelle issus de la mission Sentinel-2 peuvent contribuer à palier à ces lacunes puisqu’ils ont une résolution inférieure à l’échelle de la parcelle.

 
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