La lettre d'information N° 13 - 23 janvier 2014

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Sommaire  

  1/ Quelques résultats scientifiques

Dynamique de recharge et pompage de l'aquifère en zone semi-aride, Inde du Sud: impact potentiel du changement climatique sur l'irrigation

L'agriculture vivrière de la zone semi-aride du plateau du Deccan en Inde du sud repose presque entièrement sur la disponibilité de l'eau souterraine pour l'irrigation du riz et des légumes. Dans le cadre du projet de recherche SHIVA , les chercheurs ont estimé le pompage de l'eau souterraine nécessaire à la demande en irrigation...

Mécanismes de la fonte du manteau neigeux dans les bassins alpins

A l'aide des données de télédétection (MODIS) nous avons observé l'évolution de l'enneigement dans des bassins alpins. Nous avons montré que la surface enneigée varie plus vite durant les phases d'accumulation (chutes de neige) que durant les phases d'ablation (fonte)...

Effet des fréquences des mesures micro-ondes sur l’estimation de l’état hydrique du sols

Face à l’augmentation du nombre de produits satellite pour le suivi de l’humidité, à différentes fréquences micro-ondes (SMOS, ASCAT/METOP, AMSR-E, ….) de la bande L à la bande Ku, il est essentiel de tenir compte des différences entre ces produits, ...

  2/ La vie du CESBIO, ses observatoires et ses chantiers

  - modélisations et traitement des images

SEB-1S est un modèle de l’évapotranspiration basé sur une nouvelle interprétation de l’espace température-albédo...

SEB-1S (mono-Source Surface Energy Balance) est un modèle de l’évapotranspiration basé sur les données de température de surface, NDVI et albédo de surface. Originalement développé pour le suivi des zones agricoles irriguées à partir des données de type ASTER/Landsat, SEB-1S revisite la manière ...

Le Modèle Simplifié de Correction Atmosphérique (SMAC) prend en charge les images acquises par de nouveaux satellites: Landsat8, Pleiades1A...

SMAC est parfaitement adapté à l'implémentation rapide et approchée de corrections atmosphériques. Il s'agit de fonctions analytiques dérivées du modèle 5S ...

  - les projets

Chantier Sud-Ouest : Réunion au CESBIO pour préparer la suite du projet Européen GHG-Europe

Les objectifs de GHG-Europe étaient d'améliorer notre compréhension et notre capacité à prédire le cycle continental du carbone, les bilans de Gaz à Effet de Serre et d'identifier leurs déterminants naturels (sol, climat) et anthropiques (gestion). Le CESBIO avait coordonné dans le cadre de ce projet l'analyse de la composante « agro-écosystèmes ».…

Réunion finale du projet européen BIO_SOS.

la réunion finale du projet BIO_SOS, auquel le CESBIO a participé pendant ces 2 dernières années s'est tenue à Bruxelles, dans les locaux de l'agence de recherche de la Commission (REA) ...

Colloque international sur le changement climatique en zones de montagne: observer pour s’adapter …

L'Observatoire Pyrénéen du Changement Climatique (OPCC) est un projet de coopération entre les régions membres de la Communauté de Travail des Pyrénées (CTP) ...

  2/ Les missions spatiales

Who's Next ?
réunion au CESBIO pour préparer la future mission spatiale SMOS-Next

Dans le cadre de la préparation de la mission SMO- Next un comité d'utilisateurs (science et applications) s'est réuni pendant 2 jours au CESBIO à la mi-janvier, l’objectif est d'établir le document de "besoins mission" ...

Première réunion du groupe MAG (Mission Advisory Group) de la future mission spatiale BIOMASS...

L'Agence Spatiale Européenne (ESA) présente l'état actuel de la phase B1 de BIOMASS et discute avec le MAG sur le planning des études scientifiques à mener. ...

Dans le cadre de la préparation de BIOMASS, le CESBIO propose à l'ESA de conduire une expérience sur la forêt tropicale en Afrique...

A la suite à l'expérience TropiScat sur la Guyane, Le CESBIO propose à l'ESA de conduire une expérience sur la forêt tropicale en Afrique. Il s'agit des mesures polarimétriques et interférométriques ...

VENuS : Le contrat de lancement de la mission spatiale VENuS vient d'être signé

Grace à un Lanceur, VEGA, le satellite Venµs devrait pouvoir rejoindre son orbite à 720 km dans un créneau de tir qui va d'octobre 2015 à ... décembre 2016. Le créneau devrait être précisé en avril 2015, avec une marge d'incertitude de 3 mois seulement..

  3/ Les formations

Formation en télédétection (OTB / Monteverdi) et modélisation physique à Tunis dans le cadre de l'AUF

Une nouvelle formation en télédétection (OTB / Monteverdi) et modélisation physique des images (DART) : 2 au 4 décembre 2013, Tunis...

 
 
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L'agriculture vivrière de la zone semi-aride du plateau du Deccan en Inde du sud repose presque entièrement sur la disponibilité de l'eau souterraine pour l'irrigation du riz et des légumes.

Dans le cadre du projet de recherche SHIVA , les chercheurs ont estimé le pompage de l'eau souterraine nécessaire à la demande en irrigation. Cette demande est déduite spatialement des surfaces irriguées obtenues par classification d'images satellite haute résolution (LISS IV et SPOT). Les chercheurs ont modélisé le cycle de l'eau dans le bassin de la « Kudaliar river », (50 km au nord de Hyderabad) depuis :

  • son stockage dans l'aquifère granitique,
  • son extraction par pompage,
  • sa consommation par les cultures,
  • la ré-infiltration de l'excédent d’irrigation dans le sol,
  • et l'écoulement dans les rivières.

La variation du stock d'eau continentale simulé est validée sur la période 2002-2012 en utilisant les estimations du satellite GRACE. Les chercheurs ont évalué dans un deuxième temps l'impact du changement climatique sur l'irrigation. Les conséquences de ces projections climatiques sur la réserve en eau souterraine sont contrastées dans le territoire étudié. Nous obtenons une augmentation de la disponibilité en eau pour certaines zones, tandis que les périodes de pénurie risquent de s’allonger dans d’autres secteurs, ce qui a pour effet direct une diminution de la production agricole.

Ces travaux démontrent la nécessité de prendre en compte à l’échelle locale :

  • les caractéristiques de l’aquifère,
  • les capacités de rétention des retenues collinaires,
  • et la densité des pompages de l’eau souterraine

pour évaluer les impacts climatiques sur les activités agricoles.

Projected : impacts of climate change on farmers’ extraction of groundwater from crystalline aquifer in South-India. Sylvain Ferrant, Yvan Caballero, Jérome Perrin, Simon Gascoin, Benoit Dewandel, Stéphanie Aulong, Fabrice Dazin, Shakeel Ahmed, Jean-Christophe Maréchal. Scientific Report, 15/01/2014.

Figure 1: Mise en eau de la rizière pour préparer la transplantation des pousses de riz. La réinfiltration de l'eau d'irrigation compte pour près de la moitié du volume d'eau ajouté. L'autre moitié est évapotranspirée par la culture. ©Sylvain Ferrant

En savoir davantage :

  • SHIVA project
  • "Projected impacts of climate change on farmers' extraction of groundwater from crystalline aquifers in south-India (2014) S. Ferrant, Y. Caballero, J. Perrin, S. Gascoin, B. Dewandel, S. Aulong, F. Dazin, S. Ahmed & J-C. Maréchal" , SCIENTIFIC REPORTS | 4 : 3697 | DOI: 10.1038/srep03697: publication open access sur Nature Publishing Group, Scientific report
  • "Irrigation et changement climatique en Inde du Sud", le billet sur le site de l'INSU
  • Validation de la modélisation agro-hydrologique: J. Perrin et al. / Journal of Hydrology 460–461 (2012) 143–155
Contact au CESBIO : Sylvain Ferrant & Simon Gascoin
 
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A l'aide des données de télédétection (MODIS) nous avons observé l'évolution de l'enneigement dans des bassins alpins. Nous avons montré que la surface enneigée varie plus vite durant les phases d'accumulation (chutes de neige) que durant les phases d'ablation (fonte).

Cela se traduit par une hystérésis dans relation qui relie la hauteur de neige à la surface enneigée. Nous notons que la surface varie plus rapidement les mois d'automne/hiver que les mois de printemps/été pour une même variation de la hauteur de la neige (cf. figure ci-dessous, les couleurs des points correspondant aux mois de l'année). Ce comportement a été introduit dans un modèle hydrologique pour améliorer le calcul de la fonte nivale.

Voici une figure pour illustrer cela...

image

Les couleurs des points correspondent aux mois de l'année. On note que la surface varie plus vite les mois d'automne/hiver que les mois de printemps/été pour une même variation de hauteur de neige.

© American Meteorological Society

Réferences : Magand, C., A Ducharne, N Le Moine, S Gascoin. (2013) Introducing hysteresis in snow depletion curves to improve the water budget of a land surface model in an Alpine catchment. Journal of Hydrometeorology (in press) doi: 10.1175/JHM-D-13-091.1

Contact au CESBIO : Simon Gascoin

 
Effet des fréquences des mesures micro-ondes sur l’estimation de l’état hydrique du sol haut
 

Face à l’augmentation du nombre de produits satellite pour le suivi de l’humidité, à différentes fréquences micro-ondes (SMOS, ASCAT/METOP, AMSR-E, ….) de la bande L à la bande Ku, il est essentiel de tenir compte des différences entre ces produits, par rapport à une profondeur de pénétration de l’onde électromagnétique, dépendante de la fréquence de la mesure.

Nous avons proposé une analyse de la précision de la mesure d’humidité, en considérant deux facteurs : la fréquence du signal et l’hétérogénéité du profil d’humidité.

Avec une modélisation théorique multicouche de la diffusion, basée sur le modèle AIEM (Advanced Intergral Equation Model), accompagnée de mesures réalisées sur le bassin de Merguellil (Tunisie) et des acquisitions satellite radar (ASAR/ENVISAT, TERRASAR-X), nous avons montré des différences de comportement entre les trois bandes de fréquence L, C et X.

Il s’agit particulièrement d’une meilleure stabilité et précision des inversions en bande L, si on considère les estimations dans les cinq premiers centimètres du sol. Ces effets sont particulièrement importants en zones semi-arides, avec fort potentiel d’évaporation du sol et ainsi une forte hétérogénéité du profil d’humidité, comme illustré dans la figure ci-dessous.

Evolution temporelle de l’humidité du sol, sur une parcelle test,
après un évènement pluvieux

©M. Zribi - CESBIO

 

 

Accéder à l'article : Zribi, M., A. Gorrab, N. Baghdadi, Z. Lili-Chabaane, B. Mougenot, Influence of radar frequency on the relationship between bare surface soil moisture vertical profile and radar backscatter, IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 11 (4) 848 - 852 10.1109/LGRS.2013.2279893.

En savoir davantage :

  • le chantier SudMed au CESBIO

Contact au CESBIO : Mehrez Zribi

 

SEB-1S est un modèle de l’évapotranspiration basé sur une nouvelle interprétation de l’espace température-albédo...

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SEB-1S (mono-Source Surface Energy Balance) est un modèle de l’évapotranspiration basé sur les données de température de surface, NDVI et albédo de surface. Originalement développé pour le suivi des zones agricoles irriguées à partir des données de type ASTER/Landsat, SEB-1S revisite la manière dont la fraction évaporative (EF) est estimée à partir des données de température et d’albédo (S-SEBI ; Roerink et al., 2000).

En particulier, SEB-1S propose une nouvelle interprétation de l’espace température-albédo : le bord « humide » associé à l’évapotranspiration potentielle dans S-SEBI (EF=1) est interverti avec le bord associé à la couverture végétale maximale. Cette interprétation améliore l’estimation de la fraction évaporative et met en évidence pour la première fois une synergie entre les modèles basés sur l’espace température-albédo comme S-SEBI et les modèles basés sur l’espace température-NDVI (e.g. Moran et al., 1994).

Ces méthodes sont dites « contextuelles » car l’estimation des bords humide et sec dépend en général des conditions de surface et de la résolution d’observation.

Dans le cadre de la thèse de Vivien Stefan financée par le projet ANR "MIXMOD-E", nous proposons d’inclure un bilan d’énergie qui permettrait de « décontextualiser » SEB-1S et d’étendre son applicabilité aux zones pluviales, ainsi qu’aux données optiques à moyenne résolution de type MODIS. Une fois testée avec SEB-1S, cette approche sera ensuite transposée aux modèles :

  • d’évaporation du sol (MIXMOD-E),
  • de partition en évaporation/transpiration (SEB-4S),
  • et de désagrégation des données d’humidité du sol (DISPATCH-SM).
image 

La nouvelle interprétation physique des bords de l’espace température-albédo améliore l’estimation de EF (=IJ/IK) et de l’évapotranspiration.

©O.Merlin - CESBIO

(cliquez sur la photo pour agrandir et refermer)

Références : Merlin O, An original interpretation of the wet edge of the surface temperature–albedo space to estimate crop evapotranspiration (SEB-1S), and its validation over an irrigated area in northwestern Mexico. Hydrol. Earth Sci., 17, 3637-3637, doi:10.5194/hess-17-3623-2013 (2013).

Contact au CESBIO : Olivier Merlin

 
Réunion finale du projet Européen BIO-SOS. haut
 

Le projet BIO-SOS vise à produire des outils et de méthodes pour la cartographie de sites Natura 2000 à partir d'imagerie satellitaire optique à haute et très haute résolution spatiale.

Ces 18 et 19 novembre 2013 s'est tenue à Bruxelles, dans les locaux de l'agence de recherche de la commission "Research Executive Agency" (REA) la réunion finale de ce projet auquel le CESBIO a participé pendant ces 2 dernières années.

Nos avons principalement participé aux tâches de segmentation et de classification d'images (extraction de haies, plantations, arbres isolés, bâti), d'images à très haute résolution spatiale (WorldView-2 et QuickBird) en produisant des chaînes de traitement qui ont été intégrées au système EODHaM (web service pré-opérationnel de cartographie d'habitats pour des sites Natura 2000).

Nous prévoyons au CESBIO d’utiliser ces chaines de traitement avec des images Pléiades sur le sud-ouest de la France, en particulier pour la détection des haies …

image

Extraits des résultats des chaînes de traitement développées pour la détection d’objets

© M. Arias - CESBIO

(cliquez sur la photo pour agrandir et refermer)

 

En savoir davantage :

  • Toutes les informations sur le projet BIO_SOS sont disponibles sur le site
Contacts : Jordi Inglada et Marcela Arias Moreno
 
 
Chantier Sud-Ouest : Réunion au CESBIO pour préparer la suite du projet Européen GHG-Europe haut
 

Les 10 et 11 Février aura lieu au CESBIO, et à son initiative, la rencontre des partenaires du projet GHG-Europe qui s'est achevé fin 2013. Les objectifs de GHG-Europe étaient d'améliorer notre compréhension et notre capacité à prédire le cycle continental du carbone, les bilans de Gaz à Effet de Serre et d'identifier leurs déterminants naturels (sol, climat) et anthropiques (gestion).

Le CESBIO avait coordonné dans le cadre de ce projet l'analyse de la composante « agro-écosystèmes » pour les grandes cultures. Il s'agira lors de cette nouvelle réunion de définir les axes du futur projet Européen (en réponse aux appels d'offre de Horizon2020) qui intègrera très certainement les questions de l'efficacité d'utilisation de l'eau par les écosystèmes ainsi que l'impact des changements d'albédo des écosystèmes (dus à la variabilité climatique et à la gestion) sur le forçage radiatif des surfaces continentales.

La démarche se place dans une optique de gestion et de production durables de ces écosystèmes avec une volonté clairement affichée d'identifier les leviers les plus pertinents d'atténuation au changement climatique.

Le futur projet devrait s'appuyer sur le réseau Européen d'observation au sol d'émissions de CO2 et de GES (ICOS) ainsi que sur les observations satellitales à hautes résolutions spatiales et temporelles et les produits (cartes d'occupation du sol, d'indice de végétation...) qui en découlent (obtenus à partir des nouvelles missions Sentinel 1&2).

Il s'agira notamment de s'appuyer sur les produits issus du projet Sentinel-2 Agri financé par l'ESA et dans lequel le CESBIO est fortement impliqué.

En savoir davantage :

  • le chantier Sud-Ouest du CESBIO
  • Greenhouse gas management in European land use systems : GHG-Europe
  • ICOS (Integrated Carbon Observation System)
  • Sen2-Agriculture project
  • L'Observatoire Pyrénéen du Changement Climatique (OPCC)

Contact au CESBIO : Eric Ceschia

 
Colloque international sur le changement climatique en zones de montagne: observer pour s’adapter … haut
 

L'Observatoire Pyrénéen du Changement Climatique (OPCC) est un projet de coopération entre les régions membres de la Communauté de Travail des Pyrénées (CTP) : Midi-Pyrénées, Languedoc-Roussillon, Aquitaine, Aragon, Navarre, Catalogne, Pays Basque et Andorre.

Ce projet a débuté en 2010 et s'est concrétisé par une action d'envergure de 3 ans (2011-2014) de recherche-méthodes-références (mutualisation des données et des connaissances...) entre de nombreux laboratoires de recherche et d'organismes techniques des différentes régions transfrontalières des Pyrénées.

Le 6 novembre 2013, un Colloque international sur le changement climatique en zones de montagne ("Observer pour s’adapter") a été organisé par la CTP à Pampelune et a connu un vif succès. Ce colloque, centré sur les discussions avec les acteurs et décideurs, a également permis de présenter les principaux résultats de l'action de recherche et références. Le CESBIO et l'école d'ingénieurs de Purpan ont ainsi présenté leurs actions en télédétection, principalement sur la neige et le dépérissement des forêts.

Le manteau neigeux est un élément essentiel du cycle de l'eau pyrénéen, et qui présente l'avantage d'être facilement observable par satellite. Le CESBIO a d'abord présenté une climatologie de l'enneigement de l'ensemble de la chaine reconstituée à partir de données satellitaire (MODIS), puis les résultats d'une étude de modélisation de l'enneigement à la fin du 21e siècle dans la zone de Bassiès.

Contact au CESBIO : Jean-François Dejoux et Simon Gascoin et à l'ESAP : Véronique Chéret

En savoir davantage :

  • Les présentations sont accessibles ici
  • L'Observatoire Pyrénéen du Changement Climatique (OPCC)
  • le chantier Sud-Ouest du CESBIO

 

 
Who's Next ? réunion au CESBIO pour préparer la future mission spatiale SMOS-Next haut
 

Pour engager la réflexion prospective et préparer les travaux du séminaire de prospective scientifique en Mars 2014, le CNES a publié un appel à idées, destiné à identifier les futures missions ou expériences spatiales répondant aux besoins et aux priorités de la communauté scientifique nationale.

Dans le cadre de la préparation de la mission SMOS-Next un comité d'utilisateurs (science et applications) s'est réuni pendant 2 jours au CESBIO à la mi-janvier, l’objectif est d'établir le document de "besoins mission" pour le séminaire de prospective du CNES.

une illustration d'une configuration possible de SMOS-Next :
deux satellites en formation

14 personnes, représentants de diverses communautés allant des océans (hauturier et côtier) aux terres émergées (agriculture et hydrologie) en passant par la cryosphère (glace de mer et calottes polaires) étaient présentes.

Les conclusions du séminaire de prospective scientifique seront présentées fin Mars 2014 au Comité des Programmes Scientifiques du CNES. Celui-ci pourra recommander pour certaines des propositions débattues lors du séminaire des activités d’avant-projet, analyse de mission (études de phase 0) et/ou Recherche et Technologie (R&T).

En savoir davantage :

  • davantage de détails sur le blog de l'équipe SMOS du CESBIO
  • et en particulier sur SMOS NEXT

 Contact au CESBIO : Yann Kerr

 
Première réunion du groupe MAG (Mission Advisory Group) de la future mission spatiale BIOMASS, les propositions du CESBIO... haut
 

Dans le cadre du programme "Living Planet" de l' Agence Spatiale Européenne (ESA), les missions "Earth Explorer" permettent de développer de nouvelles stratégies pour l'observation de la Terre depuis l'espace. Ces missions sont conçues pour résoudre les problèmes critiques et spécifiques qui ont été soulevés par la communauté scientifique tout en utilisant une technologie de pointe pour les techniques d'observation.

Concernant la mission BIOMASS, une première réunion du groupe MAG (Mission Advisory Group) de BIOMASS s'est déroulée ces 18 et 19 Novembre 2013. Le rôle du groupe MAG (Mission Advisory Group) est de fournir des conseils à l'Agence :

  • sur les objectifs scientifiques détaillés de la mission,
  • la définition des données,
  • la conception de l'instrument et de l'étalonnage,
  • la validation des données,
  • et l'exploitation des données.

MAG Members :

  • J. Chave (F),
  • J. Dall (DK),
  • T. Le Toan (F),
  • P. Paillou (F),
  • K. Papathanassiou (De),
  • S. Quegan(UK),
  • M. Reichstein (DE),
  • F. Rocca (IT),
  • S. Saatchi (US),
  • H. Shugart (US),
  • L. Ulander (SE),
  • M. Williams (UK)

Phase B Chairs : S. Quegan et T. Le Toan

L'ESA a présenté l'état actuel de la phase B1 de la future mission BIOMASS et a discuté avec le MAG sur le planning des études scientifiques à mener.

En savoir davantage :

  • davantage de détails sur le blog de l'équipe SMOS du CESBIO
  • et en particulier sur SMOS NEXT

 Contact au CESBIO : Thuy Le Toan

 
Dans le cadre de la préparation de BIOMASS, le CESBIO propose à l'ESA de conduire une expérience sur la forêt tropicale en Afrique... haut
 

A la suite à l'expérience TropiScat sur la Guyane, le CESBIO propose à l'ESA de conduire une expérience sur la forêt tropicale en Afrique. Il s'agit d'acquérir des mesures polarimétriques et interférométriques en continu sur la forêt avec un radar en bande P .

Le site proposé est l'unique tour de flux en Afrique, la tour d'Ankasa située au sein de la forêt primaire au Ghana, établie et opérée par l'Université de Tuscia (R. Valentini).

Les partenaires du projet sont :

  • le CESBIO,
  • l'ONERA-Toulouse,
  • Le Politechnico de Milan,
  • et l' Université de Tuscia.

Le CESBIO (T. Koleck) et l'ONERA (P. Borderies) ont visité le site en Octobre 2013. L'expérience pourrait débuter en 2014.

En savoir davantage :

  • le rapport final de la campagne TropiScat (ESA, CESBIO, ONERA)
    sur le site de l'ESA
  • Le dossier BIOMASS en ligne sur le site web du CESBIO

 Contact au CESBIO : Thuy Le Toan

 
Formation en télédétection (OTB / Monteverdi) et modélisation physique à Tunis dans le cadre de l'AUF haut
 

Après le Marcoc et l'Algérie, le Réseau Télédétection de l'AUF a organisé une formation «  FOSTIT- Tunisie_2013 ». Cette dernière s'est déroulée à l'Université de la Manouba à Tunis. L' initiative s'est appuyée sur les partenaires CESBIO et CNES de l'AUF ainsi que sur leurs associés.

La «  FOSTIT- Tunisie_2013 » est une « Formation sur les Outils et Systèmes de Traitement d’Images de Télédétection, Tunisie - 2013 ». Il s'agit d'une formation en traitement d'image OTB / Monteverdi et d'une formation en Modélisation physique d'images (DART). Elle s'est déroulée du 2 au 4 décembre à Tunis. Plus de 50 élèves étaient présents, représentants de 8 nationalités. Trois enseignants du CESBIO ont participé à cette formation.

En savoir davantage :

  • davantage de détails ici

 Contact au CESBIO : Jean-Phlippe Gastellu-Etchegorry (responsable du Réseau Télédétection AUF)