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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Building a global cropland mask, is not an easy task

Criticizing is easy, and doing is hard, especially when trying to create a global map of croplands. Some collegues from CESBIO have worked on that subject within the Sen2Agri project, and obtained good resuts, but only at the local or country scale. Finding a method that works everywhere must clearly be much harder.

These days, I have received a lot of emails, tweets and posts about a new cropland global product at 30 m resolution, edited by USGS. I have no doubt it was a serious work from a serious team, done with appropriate terrain data and methods, validation, and of course a tremendous data processing.

 

 

But there it is, I checked it over a lot of places that I know very well, and it seems to me that the cropland mask, at least in South West France, is clearly overestimated. Is it the same in tour region ? Here are some examples :

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Yesterday's snow cover area in the Pyrenees

Olivier pointed to me that ESA's ground segment, PEPS and MUSCATE were all in really good shape today... And the sky was clear yesterday at the time of the Sentinel-2A acquisition!

So I could download the Level-2A product from theia.cnes.fr, run our let-it-snow processor, start QGIS and here it is: the map of yesterday's snow cover area at 20 m resolution. If you know the region, you might notice that there is currently a big contrast in the snow cover extent between the French and the Spanish Pyrenees. This is due to the blocking of the moist air masses coming from the north.

Snow cover area on 22 Nov 2017. blue: snow, grey: no snow, white: cloud.

Stay tuned! Theia should start to distribute these Sentinel-2 snow products in near real time very soon.

L'Antarctique de nouveau sous l'œil de Sentinel-2

Après un hiver pleins de rebondissements en Antarctique, j'avais écris "il est temps que la luminosité revienne pour que les acquisitions Sentinel-2 redémarrent !".

Ça y est ! Le paysage qui se découvre petit-à-petit sous l’œil de Sentinel-2 est toujours aussi somptueux et pleins de surprises. Par exemple, la première image claire de la langue flottante du glacier de l'Île du Pin montre l'iceberg géant qui s'est décroché en septembre. Nous avions suivi l'évolution de la fissure à l'origine de ce détachement l'été dernier avec Sentinel-2. En zoomant, on peut apercevoir le bleu éclatant de la glace comprimée d'un iceberg renversé. Ce mini iceberg couvre quand même une surface équivalente à 20 terrains de football.


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Evolution of the snow cover area in the Pyrenees from MODIS

The Cesbio contributes to the Pyrenees Climate Change Observatory (OPCC) through the analysis of the snow cover evolution using satellite imagery. We are working on three remote sensing products in the framework of the CLIM'PY project:

    1. Daily cloud-free maps of the snow cover area in the Pyrenees at 500 m resolution since 2000 from MODIS [1];
    2. Maps of the snow cover area in the Pyrenees at 20 m and 30 m resolution since 2013 from Sentinel-2 and Landsat-8 [2];
    3. Maps of the annual peak snow depth in the Bassiès-Vicdessos region at 4 m resolution since 2015 (i.e., one map per year) from Pléiades stereo imagery [3].

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Snow cover in the High Mountain Asia on 13 May 1960

TIROS-1 weather satellite was launched by NASA on 01 April 1960. It took the first weather satellite picture on 02 April 1960 [1], and also the real first weather satellite picture on 01 April 1960 [2].
 
On 02 April 1960, it also captured what I believe is the first publicly available satellite picture of the snow cover in the Alps (picture 1 below). A few weeks later, on 13 May 1960, it captured a stunning view of the snow cover over the High Mountain Asia, including the Himalayas, Hindu Kush, Pamir and Karakoram ranges. These pictures are shown in the TIROS-1 final report [3].


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Enneigement des Deux Alpes en octobre 2017

Le 13 octobre on apprenait que le glacier des 2 Alpes n'ouvrira exceptionnellement pas à la Toussaint. Une décision prise en raison de précipitations insuffisantes et des températures élevées cet automne. J'ai fait tourner la chaîne Let-it-snow pour jeter un coup d’œil aux conditions d'enneigement. Hier Theia a mis à disposition l'image Sentinel-2A acquise mardi 17 octobre par temps clair. Voici le résultat :

Carte de l'enneigement le 17/10/2017 dans le domaine de ski d'été des Deux Alpes (en bleu cyan superposée sur le fond de carte OpenStreetMap)

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Validation et amélioration des produits Theia Surfaces Enneigées à partir d'images haute résolution

Post préparé par Marine Bouchet pour le blog Kalideos Alpes (version originale)
 
Les séries temporelles d'images optiques des satellites Sentinel-2 permettent un suivi de la surface enneigée à une résolution spatiale de 20 m tous les 5 jours (en l’absence de nuages). Le CNES et le CESBIO développent, depuis 2015, une chaîne Let It Snow (LIS) pour extraire de façon robuste les masques de neige associés, distribués sur la plateforme Theia.
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Soil moisture maps at a high resolution over Occitania region

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Translated from Theia website.

The Theia forges just released a new product based on Sentinel-1 and 2 data. Le "High resolution soil moisture" Scientific Expertise Center, driven by Nicolas Baghdadi, from Tetis lab in Montpellier and Mehrez Zribi from CESBIO, distributes Soil Moisture maps from the French Occitania region at 20 m resolution, produced every sixth day from September 2016 to May 2017.

Soil Moisture maps for 2 Sentinel-1 images from the 19th and 26th of January 2017, over a part of Occitania région. On the 19th of January, the soil is dry with a moisture between 5 and 15 vol.%. After some precipitations, on the 26th of January 2017, moisture increases between 25 and 35 vol.%.