Using aerosol type from Copernicus Atmosphere in MAJA

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The main difficulty of the atmospheric correction comes from the determination of the aerosols optical properties: one has to know the optical properties of the aerosol type present in the atmosphere and determine their optical thickness. Using Sentinel-2 data to determine the aerosol type is very complicated, and our MAJA processor, used to generate Theia L2A products, only computes the aerosol optical thickness, while assuming a specific aerosol type.

 

The current operational version of the MAJA processor uses a constant aerosol type during the atmospheric correction, independently from the location and from the time of the year, thus affecting the quality of the atmospheric correction if the chosen aerosol type is not appropriate.

 

As an alternative, we tried to use the information from CAMS (Copernicus Atmosphere Monitoring Service), whichprovides forecasts of the Aerosol Optical Thickness (AOT, see figure below) of five different aerosol types: dust, black carbon, sea salt, sulfate and organic matter.

 

CAMS aerosol optical thickness (AOT) forecasts at 550 nm on 14 June 2016, 03:00 UTC: (top left) Dust, (top right) Sea Salt, (bottom left) Black Carbon, and (bottom right) Sulfate.

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Utilisation de Copernicus Atmosphere dans la correction atmosphérique de MAJA

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La principale difficulté de la correction atmosphérique réside dans la détermination des propriétés optiques des aérosols : il faut connaître les propriétés optiques du type d'aérosols présent dans l'atmosphère et déterminer leur quantité, symbolisée par l'épaisseur optique. Il est très difficile, à partir des données Sentinel-2, de déterminer le type d'aérosols, et notre chaîne MAJA, utilisée pour générer les produits L2A de Theia se contente de déterminer l'épaisseur optique des aérosols en supposant le type d'aérosols connu.
 
La version opérationnelle actuelle de MAJA utilise, durant la correction atmosphérique, un type d'aérosol constant spatialement et temporellement, ce qui affecte la qualité de la correction atmosphérique si le type d'aérosol choisi n'est pas le bon. L'alternative proposée ici est d'utiliser l'information venant de CAMS (Copernicus Atmosphere Monitoring Service), qui fournit des prévisions d'épaisseur optique (AOT pour Aerosol Optical Thickness, voir figure ci-dessous) pour cinq types d'aérosols différents : dust, black carbon, sea salt, sulfate et organic matter.

Cartes d'épaisseur optique des aérosols issues de CAMS (AOT) à la longueur d'onde 550 nm le 14 Juin 2016, 03:00 UTC: (haut gauche) pussières, (haut droit) sel de mert, (bas gauche) carbone noir, and (bas droit) sulfate.

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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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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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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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NASA selected CESBIO's land cover map of France as "image of the day"

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It is a well deserved recognition for the land cover product developed at CESBIO : NASA's earth observatory blog dedicated its "image of the day" blog post for the 15th of August to this product.

 

This work was done in the framework of Theia, using iota2 free software also developed at CESBIO. Thanks to the information conveyed by time series,iota2 is a fully automatic processor.

Jordi Inglada's team first published in 2015 a land cover map based on LANDSAT 8 data acquired in 2014, with a 30m resolution.This production was followed, in 2017 by a new map, based on Sentinel-2 data, acquired in 2016, at 10m resolution.

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La NASA choisit le produit d'occupation des sols OSO du CESBIO comme "image du jour "

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C'est une reconnaissance bien méritée pour le produit d'occupation des sols OSO développé et produit au CESBIO : le blog "earthobservatory" de la NASA a consacré son article "image du jour" du 15 août à ce produit.

 

Ce travail a été conduit dans le cadre de Theia, avec le logiciel libre iota2 développé au CESBIO. Grâce à l'utilisation de toute l'information contenue dans les séries temporelles  d'images, la chaîne iota2 arrive à fournir un résultat de grande qualité, tout en étant complètement automatique.

 

L'équipe de Jordi Inglada a publié une première carte en 2015, basée sur les données LANDSAT 8 acquises en 2015, avec une résolution de 30m. Cette production a été suivie, début 2017, d'une carte basée sur les données Sentinel-2, acquises en 2016, cette fois à une résolution de 10m.

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Venµs is in orbit and in good health

The Venµs satellite was launched very early today from Kourou on a Vega rocket. Venµs has always been late so far, but we now can say that it was at least early once ! The first news from the satellite are excellent, and everything is green. Venµs first images will hopefully be taken this month, and the 3 months commissioning phase will start, before we can declare Venµs operational.

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THEIA releases Sentinel-2 L2A time series over several regions of Brazil

Theia has added seven new sites in Brazil, for which Sentinel-2 L2A are produced and distributed, starting in December 2016.  These sites will be processed in near real time from now on. Data are produced by the MUSCATE system at CNES, using CNES-DLR MAJA processor. The products can be freely downloaded from https://theia.cnes.fr.

 

These sites were selected following demands from French scientists, with two main themes :

  • Land cover and land use change monitoring
  • Water body surface and turbidity

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