La lettre d'information N° 19 - 13 Octobre 2015

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En complément de notre site web : www.cesbio.ups-tlse.fr (voir ici les archives) © Copyright CESBIO


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Sommaire  
  1/ Quelques résultats scientifiques et techniques

Le déclin d’un glacier pyrénéen depuis 1850

Sur la base d’archives historiques (cartes, photographies, témoignages) et d’observations récentes (balises d’ablation, imagerie du satellite Pléiades), nous avons pu reconstituer les variations de longueur, de superficie et de masse du glacier d’Ossoue, le plus grand glacier des Pyrénées françaises (0.45 km²) depuis la fin du petit âge glaciaire (environ 1850)...

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Climatologie journalière de l'enneigement des Pyrénées

Dans le cadre de l'Observatoire Pyrénéen du Changement Climatique (OPCC) nous avons généré une climatologie journalière de l'enneigement des Pyrénées à partir de données MODIS à 500m de résolution spatiale (2000-2014) ...

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Publication d'un bilan d'étape très positif pour le Laboratoire Mixte International (LMI) TREMA ...

Une meilleure compréhension des processus éco-hydrologiques régissant la dynamique des ressources en eau est nécessaire pour anticiper et développer des mesures d'adaptation aux changements climatiques. Dans cet objectif, le Laboratoire Mixte International (LMI) TREMA à Marrakech ...

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Estimation des volumes d’eau d’irrigation à partir de séries temporelles de NDVI

Le suivi du bilan hydrique des zones irriguées est un besoin majeur des gestionnaires l’eau en zones arides. Le CESBIO développe depuis plus d’une décennie des méthodes d’estimation de l’évapotranspiration basées sur un modèle SVAT simple (méthode FAO-56) couplé à l’utilisation de séries temporelles VIS-NIR haute résolution, de type Sentinel-2 ...

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Détection et cartographie des surfaces irriguées en Région Midi-Pyrénées à partir de données FORMOSAT et SPOT et bientôt Sentinel 2 !

Actuellement, les gestionnaires connaissent mal les surfaces irriguées présentes sur leur territoire. Disposer de telles cartes pourrait leur permettre de mieux gérer la demande en eau d’irrigation qui est devenue un enjeu crucial notamment lors d’épisodes de forte sécheresse ...

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Le ciel et la galaxie vus par la mission spatiale SMOS, une première !

En utilisant toutes les données SMOS acquises lors des étalonnages (visées ciel) pendant plus de 5 années d’acquisition de SMOS, François Cabot du CESBIO a réalisé une cartographie du ciel entre 1400 et 1427 GHz, ce qui constitue une première mondiale (carte obtenue avec l'interféromètre SMOS en orbite). ....

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

Cet été a eu lieu la campagne aéroportée GLORI (GLObal Navigation satellite system Reflectometry Instrument)

En 2013-2014, le CESBIO a proposé de réaliser un récepteur GNSS-R et de l’installer sur l’avion de recherche ATR42 (SAFIRE) dans le cadre d’un financement du Comité Scientifique et Technique des Avions de Recherche   ...

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Le CESBIO fait désormais partie du LMI CEFIRSE "Cellule franco-indienne de recherche en science de l'eau"

Dans le cadre de la participation du CESBIO au Laboratoire Mixte International (LMI) CEFIRSE (Cellule Franco-indienne de Recherche en Sciences de l’Eau), Ahmad Al Bitar est actuellement en mission longue durée au sein de l'Indian Institute of Science de Bangalore ...

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Des capteurs de flux de sève ont été installés à la base des pieds de maïs à Lamasquère dans le sud-ouest durant la campagne MIXMOD ...

On entend souvent dire que le maïs est un grand consommateur d'eau mais quelle est la part de l'évaporation de l'eau au niveau du sol ? Quelle est celle qui est transpirée par les plantes ? Des capteurs de flux de sève ont donc été installés ...

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AfriScat 2nde : campagne d’installation !

Alimenté par énergie solaire, notre dispositif permettra d'acquérir 6h de mesures par jour, dans le but de mieux comprendre la variabilité temporelle de la rétrodiffusion radar de la forêt tropicale (parc national d'Ankasa au Ghana) ...

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Campagne AfriSAR : biomasse forestière vs biomasse pachydermique...

Dans le cadre de la préparation de la mission BIOMASS, l'ESA et le CNES ont financé une campagne aéroportée radar en bande P sur les forêts tropicales du Gabon. Répartis sur près d'un mois, l'ONERA a réalisé de multiples survols ...

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Projet ESA DUE GlobBiomass c'est parti ...

L'objectif principal du projet ESA DUE GlobBiomass est d'améliorer les estimations de la biomasse forestière à deux échelles spatiales : échelle globale et échelle régionale sur 5 pays/régions (Afrique du Sud, Pologne, Suède, Mexique, Kalimatan) ...

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  3/ Les missions spatiales
 

SMAP ne répond plus ...

Le satellite SMAP (Soil Moisture Active and Passive) de la NASA lancé le 31 janvier 2015 commence à fournir des produits élaborés (humidité des sols). Malheureusement le composant actif (radar en bande L) qui devait permettre d’obtenir des informations sur le gel/dégel ou des cartes à plus haute résolution (9 km) de l’humidité superficielle des sols est tombé définitivement en panne le 7 juillet 2015.

Il n’y aura donc que quelques semaines de données, cependant, une carte mondiale a été réalisée. En contrepartie, l’équipe scientifique d’Aquarius (qui a été perdu avec la plateforme SAC-D en juin 2015 après quasiment 4 ans en orbite) va adapter les algorithmes Aquarius à SMAP....

 

Nos premiers traitements de niveau 2A avec Sentinel-2

Maintenant que Sentinel-2A a commencé à acquérir des séries temporelles d'images sur l'Europe, nous avons pu tester notre chaîne de niveau 2A, MACCS, pour faire des corrections atmosphériques ...

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Retraitement des données SMOS ...

Une 4ème campagne de retraitement est en cours et vise à regénérer tous les produits depuis le début de la mission - soit depuis Janvier 2010 - avec la dernière version des processeurs (version 3.00). Cette nouvelle série bénéficie d'un meilleur étalonnage des mesures SMOS, et d'améliorations de l'inversion de l'humidité ...

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  4/ Applications

Le projet SIRHYUS : cartographie automatique de l'occupation du sol et de l'évapotranspiration : préparation à l'exploitation opérationnelle de Sentinel 2 :

Le projet SIRHYUS a pour objectifs de concevoir, de développer et de mettre en œuvre des services opérationnels dédiés à la gestion des ressources en eau douce continentale grâce à l'intégration, à l'assimilation et à la valorisation des données satellitaires d’observation de la Terre ...

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Les glaciers pyrénéens sont les plus méridionaux d’Europe et leur évolution est peu connue. Sur la base d’archives historiques (cartes, photographies, témoignages) et d’observations récentes (balises d’ablation, imagerie du satellite Pléiades), nous avons pu reconstituer les variations de longueur, de superficie et de masse du glacier d’Ossoue, le plus grand glacier des Pyrénées françaises (0.45 km²) depuis la fin du petit âge glaciaire (environ 1850).

Les résultats montrent que le glacier a perdu 40% de sa longueur et 60% de sa superficie. L’évolution du glacier n’a pas été linéaire puisque des périodes de récession (1850-1890, 1928-1950, de 1983 à nos jours) et de stabilisation (1890-1894, 1905-1913 et 1950-1983) se sont succédées.

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Glacier d'Ossoue depuis le col des Gentianes

en 1911 à gauche (L. Gaurrié)

en 2011 à droite (P. René)

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Au cours de la dernière décennie la fonte du glacier s’est accélérée. Ces fluctuations sont généralement concordantes aves celles d’autres glaciers dans les Alpes et les Pyrénées. Le glacier d’Ossoue témoigne des variations du climat régional (température, précipitation) et potentiellement des oscillations climatiques à plus grande échelle (oscillation nord-atlantique et oscillation atlantique multidécennale).

Une campagne géoradar menée en 2006 a permis de déterminer la profondeur de glace du plateau (partie supérieure du glacier d’Ossoue). En 2013, la profondeur maximale était inférieure à 60 m. Si on fait l’hypothèse que la tendance observée au cours des dix dernières années se poursuivra, alors le glacier d’Ossoue devrait disparaître au milieu du 21ème siècle.

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Variation de :

  • longueur
  • surface
  • épaisseur du glacier au niveau des grottes de Cerbillona
  • et bilan de masse

du glacier d'Ossoue (Marti et al., 2015)

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Références : Ces résultats ont fait l'objet d'un article : "Evolution of Ossoue Glacier (French Pyrenees) since the end of the Little Ice Age", R. Marti, S. Gascoin , T. Houet, O. Ribière, D. Laffly, T. Condom, S. Monnier, M. Schmutz, C. Camerlynck, J. P. Tihay, J. M. Soubeyroux, and P. René, The Cryosphere, 9, 1773– 1795 , 2015, doi:10.5194/tc-9-1773-2015

Remerciements : ce travail a été effectué dans le cadre du projet CRYOPYR soutenu par la Région Midi-Pyrénées et l'Université de Toulouse en collaboration avec l'UMR GEODE ainsi que l'Association Moraine.

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  • Le chantier Sud-Ouest du CESBIO

Contact au CESBIO : Renaud Marti et Simon Gascoin

 
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Dans le cadre de l'Observatoire Pyrénéen du Changement Climatique (OPCC) nous avons généré une climatologie journalière de l'enneigement des Pyrénées à partir de données MODIS à 500m de résolution spatiale (2000-2014). Le produit MODIS a d'abord été validé à l'aide de 160 images Landsat traitées au CESBIO et des mesures de hauteur de neige enregistrées dans 19 stations en France et en Espagne. Cela nous a permis de calculer différents indicateurs comme la durée moyenne d'enneigement par tranche d'altitude

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Durée moyenne de la couverture de neige dans les Pyrénées : années 2000 - 2013 pour différents niveaux d'altitude .

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Références : Ces résultats ont fait l'objet d'un article : A snow cover climatology for the Pyrenees from MODIS snow products, Gascoin, S., Hagolle, O., Huc, M., Jarlan, L., Dejoux, J.-F., Szczypta, C., Marti, R., and Sánchez, R.: Hydrol. Earth Syst. Sci., 19, 2337-2351, doi:10.5194/hess-19-2337-2015, 2015.

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  • Le chantier Sud-Ouest du CESBIO

Contact au CESBIO : Simon Gascoin

 
Publication d'un bilan d'étape très positif pour le Laboratoire Mixte International (LMI) TREMA ... haut
 

Une meilleure compréhension des processus éco-hydrologiques régissant la dynamique des ressources en eau est nécessaire pour anticiper et développer des mesures d'adaptation aux changements climatiques.

Dans cet objectif, le Laboratoire Mixte International (LMI) TREMA s’attache à montrer comment la télédétection peut contribuer à améliorer le suivi et la modélisation des ressources en eau dans les régions semi-arides de la Méditerranée du Sud.

La zone d'étude privilégiée est le bassin du Tensift situé autour de Marrakech (Maroc), bassin typique du Sud de la Méditerranée avec une production de l’eau en montagne et une consommation en aval principalement par l'agriculture.

La création du LMI TREMA dont le premier quinquennal s’achève (2011-2015) a bénéficié d’une base solide de collaboration instaurée par le programme SUDMED (2002-2011) avec des scientifiques :

  • de l’Université Cadi Ayyad de Marrakech (UCAM),
  • de la Direction de la Météorologie Nationale (Casablanca),
  • du Centre National de l’Energie, des Sciences et des Techniques Nucléaires (CNESTEN - Rabat)
  • et des gestionnaires de l’eau (Agence de Bassin Hydraulique du Tensift et Office Régionale de Mise en Valeur Agricole du Haouz à Marrakech).

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                Le bilan du premier quinquennal est positif : 49 publications de rang A (57% en co-signature ; 80 en totalisant chapitres d’ouvrage et rang B) ; 16 stages de masters co-encadrés; 12 thèses co-encadrées dont 4 soutenues et plusieurs projets communs qui ont bénéficié de l’effet levier du LMI et sont venus en complément de la dotation de base de l’IRD ; une réelle co-direction impliquant notamment une co-gestion des budgets. La visibilité des travaux a également progressé grâce aux conférences données à destination de la communauté scientifique, du grand public et des décideurs ainsi qu’à la participation à plusieurs documentaires scientifiques. Enfin, l’accréditation du master spécialisé « Sciences de l’eau » à l’Université Cadi Ayyad pour la rentrée 2014, chapeauté par le LMI TREMA, a été l’aboutissement d’un long processus qui pose les bases pour sa future internationalisation.

Les travaux menés visent à une gestion durable de la ressource en eau en combinant la télédétection spatiale et la modélisation éco-hydrologique couplées à l’acquisition de mesures in situ dans le cadre d’un observatoire qui vient d’être labellisé par l’IRD. Parmi les principaux résultats scientifiques, on notera :

  • La partition de l'évapotranspiration d’une culture entre évaporation du sol et transpiration de la plante a été quantifiée pour différentes cultures et différents stades de développement de la végétation;
  • La perte d'eau par infiltration profonde pour les champs irrigués en goutte-à-goutte peut être au moins aussi élevée que les pertes liées aux techniques d'irrigation traditionnelles (submersion);
  • À partir d'une expérience de modélisation, il est montré qu'un déficit d'irrigation contrôlé pour le blé est possible sans diminution significative du rendement;
  • La recharge des eaux souterraines dans le Haouz est dominée par les entrées d’eau météorique en haute altitude (> 2000 m);
  • Nous avons quantifié la part de la neige dans le régime hydrologique des oueds principaux du Haut-Atlas (entre 30 et 50% des apports). Ainsi, les fortes crues sont souvent liées à la fonte de la neige associée à de fortes pluies;
  • Une augmentation significative de la surface enneigée a été observée en altitude au cours de l'hiver pour les 13 dernières années alors que la surface enneigée a diminué au printemps pour les zones de basse altitude;
  • La sublimation de la neige montre une forte variabilité interannuelle, mais peut atteindre 44% de l’ablation.

En aval de ces activités de recherche, le projet a atteint un niveau de maturité permettant de proposer des outils d'aide à la décision pour les institutions en charge de la gestion de l'eau du bassin versant comme en témoignent trois réalisations récentes : le logiciel d’aide au pilotage de l’irrigation par satellite SAMIR qui a débouché sur l’ outil web d’aide à décision d’irrigation SatIrr et l’outil d’aide à la décision en matière de gestion intégrée des ressources en eau SAMIR-WEAP-MODFLOW (video)

Davantage d’information dans l’article suivant sous presse :
Jarlan L., S. Khabba, S. Er-Raki, M. Le Page, L. Hanich, Y. Fakir, O. Merlin, S. Mangiarotti, S. Gascoin, J. Ezzahar, M.H. Kharrou, B. Berjamy, A. Saaïdi, A. Boudhar, A. Benkaddour, N. Laftouhi, J. Abaoui, A. Tavernier, G. Boulet, V. Simonneaux, F. Driouech, M. El Adnani, A. El Fazziki, N. Amenzou, F. Raibi, A. El Mandour, H. Ibouh,  V. Le Dantec, F. Habets, Y. Tramblay, B. Mougenot, M. Leblanc, L. Drapeau, B. Coudert, O. Hagolle, N. Filali, S. Belaqziz, A. Marchane, J. Toumi, A. Diarra, G. Aouade, Y. Hajhouji, G. Bigeard, J. Chirouze, K. Boukhari, B. Richard, P. Fanise, M. Kasbani, A. Chakir, M. Zribi, H. Marah, A. Mokssit, Y. Kerr, R. Escadafal, Remote Sensing of Water Resources in the semi-arid Mediterranean areas: The Joint International Laboratory TREMA, International Journal of Remote Sensing, sous presse.

En savoir davantage : Site web TREMA et Observatoire TENSIFT

Contact : au CESBIO : Lionel Jarlan (lionel.jarlan@ird.fr) et Vincent Simonneaux (vincent.simonneaux@ird.fr)
                  à l’UCAM :    Saïd Khabba (khabba@uca.ma) et Salah Er-Raki (Erraki@uca.ma)

 
  Estimation des volumes d’eau d’irrigation à partir de séries temporelles de NDVI   haut
 

 

Le suivi du bilan hydrique des zones irriguées est un besoin majeur des gestionnaires l’eau en zones arides. Le CESBIO travaille sur des méthodes d’estimation de l’évapotranspiration basées sur un modèle SVAT simple (méthode FAO-56) couplé à l’utilisation de séries temporelles VIS-NIR haute résolution, de type Sentinel-2, qui permettent de renseigner le développement de la végétation.

Ces développements ont été initiés notamment dans le cadre du projet SudMed au Maroc et ont donné lieu à la réalisation du logiciel SAMIR dédié au suivi spatialisé du bilan hydrique de zones agricoles. Cet outil a été testé récemment en Tunisie dans la plaine du Merguellil, dans le cadre de la thèse de Sameh Saadi, qui s’inscrit dans une collaboration entre le CESBIO et l’Institut National Agronomique de Tunisie (INAT).

Une série d’images issue de l’expérience SPOT4-Take5 a été mise à profit pour estimer les volumes d’irrigation sur la plaine, les résultats étant validés au moyen de volumes d’irrigation mesurés au niveau d’unité de gestion. Les résultats montrent qu’avec une calibration minimale (mesures de flux réalisées sur des céréales d’hiver seulement) et des paramètres essentiellement issus d’expertise ou de bibliographie, nous pouvons obtenir des estimations correctes des volumes d’irrigation à l’échelle saisonnière.

Toutefois, des erreurs importantes subsistent au pas de temps mensuel, que l’on impute notamment à une connaissance trop grossière de l’occupation du sol et des pratiques réelles d’irrigation associées. En perspective, ce travail souligne également l’intérêt d’assimiler dans le modèle des données humidité du sol, qu’elles soient issues de télédétection thermique (stress zone racinaire) ou micro-ondes avec un SAR (humidité de surface).

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© CESBIO

 

Référence : Saadi S., Simonneaux V., Boulet G., Raimbault B., Mougenot B., Fanise P., Ayari H. and Lili-Chabaane, Z., 2015, Monitoring irrigation consumption using high resolution NDVI image time series. Calibration and validation in the Kairouan plain (Tunisia), article accepté dans la revue  Remote Sensing.

  • En savoir davantage :
    • SPOT5 (Take5) dossier sur le blog Multitemp
    • Le chantier SUDMED du CESBIO

Contact au CESBIO : Vincent Simonneaux et Gilles Boulet

 
  Détection et cartographie des surfaces irriguées en Région Midi-Pyrénées à partir de données FORMOSAT et SPOT et bientôt Sentinel 2 ! ...   haut
 

La connaissance des surfaces irriguées est essentielle pour les gestionnaires de l’eau qui ont en charge la distribution de cette ressource sur de grands territoires. En France, les surfaces irriguées sont passées de 500 000 ha en 1970 à 1 576 000 ha en 2000 (Recensement Général de l’Agriculture, 2000), puis se sont stabilisées, représentant aujourd’hui 5.8% de la SAU (Surface Agricole Utile) en 2010. Environ 60% des surfaces irriguées sont localisées dans le quart sud-ouest (France).

Actuellement, les gestionnaires ne disposent pas d’information ou d’outil leur permettant de connaître, en cours de campagne d’irrigation, la position et l'état des surfaces irriguées présentes sur leur territoire. Disposer de telles cartes pourrait leur permettre de mieux gérer la demande en eau d’irrigation qui est devenue un enjeu crucial notamment lors d’épisodes de forte sécheresse, comme nous le rencontrons, une année sur cinq dans la région Midi-Pyrénées.

Le produit "Occupation du sol" issu de MERIS (CCI LandCover, 300 mètres de résolution spatiale) est disponible gratuitement sur l’ensemble du globe. Cette carte permet d’identifier les grandes régions irriguées à l’échelle mondiale (par exemple le delta du Nil, le bassin de l’Indus) mais de nombreuses zones irriguées comme le bassin du Lerma au Mexique, le Tensift au Maroc ou le sud-ouest de la France (présenté dans la figure 1) ne sont pas détectées. De plus, la dernière carte date de 2010 avec une mise à jour tous les 5 ans.

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Figure 1. Carte de l'occupation du sol calculée avec les données du capteur MERIS sur la région sud-ouest (France). Toute la plaine agricole est occupée par des cultures pluviales (rainfed crops en jaune) alors qu’en réalité une grande partie de la zone est couverte par des cultures irriguées (> 40% bleu sur la carte).

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La distinction entre cultures irriguées et cultures pluviales reste donc toujours un défi. L’enjeu pour mieux gérer la ressource en eau est donc d’arriver à développer des approches opérationnelles robustes valides sur différents territoires, avec une bonne précision spatiale (décamétrique) et temporelle (une carte par mois) avec un délai de mise à disposition rapide (7 à 10 jours).

Plusieurs travaux ont été initiés depuis 2013, au CESBIO, dans le cadre du projet MAISEO sur la détection des surfaces irriguées. De nombreux partenaires sont impliqués dont la CACG (Compagnie d’Aménagement et des Coteaux de Gascogne). L’étude est menée sur du maïs dans le Sud-Ouest de la France. Il s’agit d’exploiter les dynamiques temporelles des signatures spectrales issues des images satellitaires à hautes résolutions spatiale et temporelle (FORMOSAT, SPOT4take5). Des différences significatives ont été observées entre les signatures temporelles des maïs irrigués et non irrigués. Cette différence a été exploitée pour produire des cartes de surfaces irriguées dont un exemple est présenté dans la figure ci-dessous. Les cartes sont validées à l’aide de données terrain : plus de 80% des surfaces irriguées ont été détectées.

 

Figure 2 : Carte des surfaces irriguées obtenue sur le sud-ouest (France) à partir d’images FORMOSAT-2 acquises en 2009.          

@production J. CROS, A. Boizet, M. Battude, C. Marais-Sicre
V. Demarez (2015, CESBIO)

Ce travail sera poursuivi dans le cadre d‘autres projets (CASDAR Simult’Eau) en partenariat avec ARVALIS, l’INRA, la CACG, la CRAMP et les chambres d'agriculture de Midi-Pyrénées, nous pourrons alors étendre cette étude à d’autres bassins versants dont le Tarn-Aval. La mise en place de ces partenariats est cruciale car l’expertise et la mise à disposition de données de validation est un point clé pour la réussite de ces travaux de recherche.

Depuis juin 2015, les images du programme Sentinel 2 sont acquises en tout point du globe, avec résolution spatiale de 10m et une période de revisite de 10 jours (bientôt 5 jours avec le second satellite). Ces données innovantes, mises à disposition gratuitement, offrent de nouvelles perspectives pour la cartographie des surfaces.

Toutefois, l’utilisation de données optiques ne permet pas toujours de faire la distinction entre les maïs irrigués et non irrigués, notamment lors d’années pluvieuses où la présence de nuages rend le signal inexploitable. Une partie des recherches s’orientent donc vers l’utilisation de données thermique et radar, combinées aux données optiques, afin d’améliorer les capacités de détection des surfaces irriguées sur de grands territoires. Des données radar et thermique sont actuellement disponibles gratuitement sur l’ensemble du globe via les programmes Sentinel1 et Landsat8.

En savoir davantage :

  • Pôle de Compétitivité EAU à vocation mondiale : MAISEO

Contact au CESBIO : Valérie Demarez

 
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En utilisant toutes les données SMOS acquises lors des étalonnages (visées ciel) pendant plus de 5 années, François Cabot du CESBIO a réalisé une cartographie du ciel entre 1400 et 1427 GHz, ce qui constitue une première mondiale (carte obtenue avec l'interféromètre SMOS en orbite). Le résultat n’est pas encore parfait car les visées sont presque toujours orientées vers le nord galactique et il y a donc très peu de données vers le sud d’où un aspect bruité. De plus les interférences radio (RFI) continuent à perturber le signal; nous pouvons ainsi en voir une au niveau équatorial (c’est toujours la même).


Comment lire cette carte ? Elle est dans une représentation souvent utilisée par les astronomes avec en abscisse l’ascension droite (qui est l'équivalent sur la sphère céleste de la longitude terrestre) et en ordonnée la déclinaison (qui est l’équivalent de la latitude terrestre projetée sur la sphère céleste). La ligne en forme de chapeau inversé correspond à la voie lactée (notre galaxie). Les couleurs correspondent aux températures de brillance par angle solide d’à peu près 2° (la résolution angulaire de SMOS). L’échelle des couleurs est de 0 K (bleu très foncé cela démarre à 2.7K) à 20 K et plus (rouge).

Nous retrouvons des sources bien connues et très brillantes comme les constellations du Cygne ou de Cassiopée mais aussi des plus ténues (très petit angle solide) hors plan galactique. Il reste à peaufiner cette carte et corriger quelques artéfacts et bien sûr la compléter avec toutes les acquisitions à venir.

 

 

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Carte du ciel vue par SMOS

© CESBIO

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A titre de comparaison, voici la galaxie telle que reflétée dans les océans (travaux de Joe Tenerelli)

Attention l'échelle des couleurs est differente (à cause de la réflexion c’est presque divisé par 2) !

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ou bien la carte « officielle » mais avec une ouverture de ¼ de degré soit une résolutions 16 fois meilleure. Il y a quelques différences !

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  • SMOS Blog

Contact : Yann Kerr pour le CESBIO

 
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Le Centre Aval de Traitement des Données SMOS (CATDS), centre opérationnel CNES/IFREMER, produit et distribue les données SMOS dites de niveau 3 (et bientôt des produits de niveau 4), tels que des températures de brillance et des cartes d'humidités des sols agrégées à différents pas de temps (1 jour, 3 jours, min/max/valeur médiane sur 10 jours, moyenne mensuelle).

Une quatrième campagne de retraitement est en cours et vise à regénérer tous les produits depuis le début de la mission - soit depuis Janvier 2010 - avec la dernière version des processeurs (version 3.00). Cette série bénéficie d'un meilleur étalonnage des mesures SMOS, et d'améliorations de l'inversion de l'humidité (mise à jour de données d'entrée, meilleur filtrage des interférences RFI ...).

Les nouvelles données devraient être disponibles en octobre 2015. Plus de nouvelles bientôt sur le SMOS Blog, un exemple est présenté sur la figure ci dessous, c' est une moyenne pour la période du 11 au 14 septembre 2011. CATDS

 

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Carte de l'humidité du sol calculée par le CATDS

Un exemple est présenté sur la figure ci contre, il s'agit d'une moyenne
pour la période du 11 au 14 – sept. 2011.

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© CESBIO/CATDS

 

 

En savoir davantage :

  • SMOS Blog,
  • CATDS

Contact : Yann Kerr pour le CESBIO

 
  Capteurs de flux de sève installés à la base des pieds de maïs à Lamasquère dans le sud-ouest durant la campagne MIXMOD   haut
 

Dans le cadre du projet ANR MIXMODcoordonné par Olivier Merlin au CESBIO, une campagne de mesure a été réalisée sur le site de Lamasquère cet été pour suivre l'évolution de la transpiration du maïs à l'aide de capteurs de flux de sève. On entend souvent dire que le maïs est un grand consommateur d'eau mais on ne sait pas vraiment distinguer quelle est la part de l'évaporation de l'eau au niveau du sol de celle qui est transpiré par les plantes au sein d'un champ de maïs.

Des capteurs de flux de sève ont donc été installés sur une vingtaine de plants de maïs. La zone échantillonnée correspondait à celle associée au système de mesure de l'ensemble des flux d'eau échangés (évapotranspiration) entre la parcelle et l'atmosphère (principe des fluctuations turbulentes).

Les données acquises par ces deux systèmes vont permettre, par différence, de distinguer ce qui est transpiré par les plants de ce qui est évaporé par le sol. Cette campagne devrait nous permettre de valider expérimentalement la méthode de calcul de la fraction évaporative à partir des données d'évapotranspiration mesurées par fluctuations turbulentes, mise au point au laboratoire dans le cadre de la thèse de Pierre Béziat (Béziat et al. 2013).

De plus, ce dispositif de mesure de flux de sève nous permettra de mieux comprendre les facteurs qui contrôlent la transpiration du couvert de maïs à l'échelle de la plante entière et ainsi d'améliorer la formalisation mathématique de ce processus dans les modèles de fonctionnement des plantes.

Référence : ref : P. Béziat, V. Rivalland, T. Tallec, N. Jarosz, G. Boulet, P. Gentine & E. Ceschia (2013) Crop evapotranspiration partitioning and analysis of the water budget distribution for several crop species: comparison between a simple method based on marginal distribution sampling and a SVAT modeling approach. Agricultural and Forest Meteorology, 177, 46– 56.

 

 

Couvert de maïs équipé avec des capteurs de sève

dans le cadre del'ANR Mixmod.

© CESBIO

Contacts au CESBIO : Valérie Le Dantec et Eric Ceschia

 
  Cet été a eu lieu la campagne aéroportée GLORI (GLObal Navigation satellite system Reflectometry Instrument) ...   haut
 

En 2013-2014, le CESBIO a proposé de réaliser un récepteur GNSS-R et de l’installer sur l’avion de recherche ATR42 (SAFIRE) dans le cadre d’un financement du Comité Scientifique et Technique des Avions de Recherche. Une première campagne de mesures aéroportées a eu lieu en novembre 2014 pour permettre la certification et la qualification technique de cet instrument.

Le principal objectif de ce développement est d’analyser le potentiel de cette nouvelle technique dans l’estimation des paramètres géophysiques sur les surfaces terrestres.

Dans notre cas, il s’agit pour les surfaces continentales :

  • d'analyser le potentiel d’estimation de l’état hydrique et de la rugosité du sol
  • d'analyser le potentiel d’estimation de la biomasse de la végétation courte (culture par exemple) et la forêt.

 

Les équipes du CESBIO et de SAFIRE sur la base de Francazal au pied de l'ATR-42

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Afin de répondre aux objectifs scientifiques du projet décrit plus haut, la campagne aéroportée GLORI a eu lieu sur différents sites (sites agricoles sur le sud-ouest, Forêt des Landes), avec 5 vols du 22 juin au 06 juillet 2015, pour permettre la prise en compte des variations temporelles des différents paramètres de surface.

Ces mesures one été acquises simultanément à d'intenses campagnes de mesures in situ (état hydrique du sol, rugosité du sol, description du couvert végétal sur une quinzaine de parcelles agricoles, mesure de la biomasse de la forêt …).

Cette action s’inscrit dans le cadre du projet PRISM/RTRA et du projet TOSCA/CNES GLORI, en collaboration avec les partenaires (INRA-Bordeaux, UMR TETIS, GET, Université Marne La Vallée).

Contact au CESBIO :

 
  AfriScat 2nde : campagne d’installation !   haut
 

Il s'agit de mieux comprendre la variabilité temporelle de la rétrodiffusion radar de la forêt tropicale (parc national d'Ankasa au Ghana). Suite à la pré-installation du dispositif en mars dernier (cf. précédente newsletter), la campagne terrain de juillet a permis de finaliser la mise en place du système et sa mise en route.

Alimenté par énergie solaire, notre dispositif permettra d'acquérir 6h de mesures par jour. Menée dans le cadre de la mission spatiale BIOMASS et à la suite de  l'expérimentation TropiScat (en Guyane française), cette campagne devrait assurer l'acquisition de données jusqu'en juillet 2016.

L'analyse de ces résultats, très attendue, a pour but principal de minimiser l'impact des conditions environnementales sur les estimations de biomasse.



 

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a) Utilisation d'une cible de référence (dièdre métallique) pour la calibration des mesures radar. La disposition à l'extérieur de la tour permet de positionner le dièdre au plus près du cœur du diagramme de rayonnement des antennes.

b) Tomogramme (représentation 3D de l'énergie rétrodiffusée) sur lequel on distingue très bien (en haut à gauche, ~5m en dessous des antennes) le dièdre de calibration.

Photo crédit ONERA/ESA/CNES

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En savoir davantage :

  • Davantage de détails sur la mission BIOMASS sur le site du CESBIO
  • découvrir le twitter d'AfriScAt  

Contact au CESBIO : Thierry Koleck et Ludovic Villard

 
  Le CESBIO fait désormais partie du LMI CEFIRSE "Cellule franco-indienne de recherche en science de l'eau"   haut
 

Dans le cadre de la participation du CESBIO au Laboratoire Mixte International (LMI) CEFIRSE (Cellule Franco-indienne de Recherche en Sciences de l’Eau), Ahmad Al Bitar est actuellement en mission longue durée au sein de l'Indian Institute of Science de Bangalore (AISB)

Le CESBIO a rejoint ce LMI aux côtés de deux autres UMR de l'OMP, le LEGOS et le GET ainsi que plusieurs autres laboratoires français (http://www.cefirse.ird.fr/). Cette participation au LMI émane de notre déjà longue collaboration avec le Prof Sekhar Muddu (Post-Doc de Sat Kumat Tomer au CESBIO, Visite de 3 mois du Prof Sekhar Muddu) autour de plusieurs activités liées à la gestion de la ressource en eau en milieu agricole.

Nous avons également développé des méthodes de désagrégation des données spatiales et le site d'études (AMBHAS) nous sert aussi pour l'étalonnage et la validation des satellites (SMOS, SMAP notamment) (découvrir les projets d'AMBHAS).

Nos travaux portent aussi sur les aspects disponibilité en eau grâce aux travaux entrepris par Sylvain Ferrant dans le cadre d'une bourse ESA de jeune chercheur sur l'utilisation conjointe des satellites sentinel (synergie optique radar) pour le suivi de l'irrigation et - via la modélisation les stocks d'eau et le pompage.

Nous sommes enfin en train de définir notre contribution dans le domaine de l’anticipation des risques naturels.

 

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Sites d'études identifiés dans le projet "agro-hydrology from space" en Inde du sud.

Ils correspondent aux sites du projet ANR SHIVA (2009-2013) sur lesquels des données hydro-géologique, agricoles et socio-économiques ont été acquises.

Un détail du site 3, site expérimental du LMI CEFIRSE montre une image optique spot-5 d'une partie du bassin de Berhambadi, comparée à une acquisition radar Sentinel-1 à 40 ou 10 mètres de résolution spatiale. Les zones les plus rouges correspondent à des surfaces irriguées. Le radar détecte également ces surface plus humides (indépendamment de la présence de nuages).

(voir précédente newsletter)

 

 



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Comportement spatial de l' humidité du sol à haute résolution (100m) pour 30 images RADARSAT-2 . L' humidité du sol montre une variabilité importante à la fois dans l'espace et dans le temps, cette humidité du sol varie de 0,06 à 0,32 (m3/m3 ) .

Référence :
Retrieval and Multi-scale Validation of Soil Moisture from Multi-temporal SAR Data in a Semi-Arid Tropical Region,
Sat Kumar Tomer et al. Remote Sens. 2015, 7, 8128-8153; doi:10.3390/rs70608128

 

En savoir davantage :

  • Billet INSU : " Irrigation et changement climatique en Inde du Sud "
  • Home page de AMBHAS (Assimilation of Multi satellite data at Berambadi watershed for Hydrology And land Surface experiment)

Contact au CESBIO : Yann Kerr et Ahmad AlBitar

 
  Campagne AfriSAR : biomasse forestière vs biomasse pachydermique...   haut
 

Dans le cadre de la préparation de la mission BIOMASS, l'ESA et le CNES ont financé une campagne aéroportée radar en bande P sur les forêts tropicales du Gabon.

Répartis sur près d'un mois, l'ONERA a réalisé de multiples survols en particulier sur les sites du parc national de La Lopé, où le CESBIO était présent afin d'identifier les futures parcelles de référence. Ces parcelles, prochainement inventoriées, sont fondamentales pour la validation des algorithmes d'inversion des mesures radar en biomasse.

L' objectif "clef" pour la mission BIOMASS est la généralisation des algorithmes développés sur les forêts de Guyane (campagne TropiSAR de 2009), à toutes les forêts denses mais aussi aux savanes.

Autre défi pour BIOMASS (et les équipes terrain) : tenir compte des éléphants, qui apprécient particulièrement la zone (avec une densité de près de 3 individus au km²).

 

 

 

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(1) installation de sondes de mesures de l'humidité du sol, dont les variations peuvent impacter significativement les images radar

(2,3) rencontre avec Billy, un habitué de la station de recherche du SEGC (Station d'Etudes des Gorilles et Chimpanzés)

(4) vue depuis la pointe Chameau nord, le lieu sera particulièrement intéressant pour évaluer l'impact de la topographie sur les estimations de biomasse.

 Contacts au CESBIO : Ludovic Villard et Thierry Koleck

 
  Projet ESA DUE GlobBiomass c'est parti   haut
 

 

L'objectif principal du projet ESA DUE GlobBiomass est d'améliorer les estimations de la biomasse  forestière à deux échelles : échelle globale et échelle régionale sur 5 pays/régions(Afrique du Sud, Pologne, Suède, Mexique, Kalimatan).

 Des méthodes innovantes utilisant les données des satellites actuels doivent être développées pour :

  • estimer la biomasse sur cinq sites régionaux et quantifier sa variation entre 2005, 2010 et 2015,
  • estimer la biomasse des forêts à l'échelle globale à une résolution inférieure à 500m, pour l'année 2010.

L'équipe BIOMASS du CESBIO participe à la cartographie de la biomasse à l'échelle globale, et a la responsabilité du site régional en  Afrique du Sud en partenariat avec le Council for Scientific and Industrial Research (CSIR) . Une campagne de terrain a donc été organisée en Afrique du Sud entre le 11 et le 18 juillet 2015 dans la région du Parc National Kruger, afin d'établir le protocole de mesure et de choisir les futures parcelles qui seront mesurées par le CSIR.

Cette campagne a également permis de tester in situ la carte de biomasse des savanes de l'Afrique, développée par l'équipe BIOMASS à 25m-50m de résolution.

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Comparaison entre la mesure de la biomasse aérienne sur le terrain et la mesure estinée de cette biomasse avec les images satellites ALOS.

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Thuy le Toan (P.I. de Biomass), Alexandre Bouvet et Stephane Mermoz du CESBIO dans le parc Kruger en juillet 2015.

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 Contact au CESBIO : Thuy le Toan

 
 

Le projet SIRHYUS : cartographie automatique de l'occupation du sol et de l'évapotranspiration : préparation à l'exploitation opérationnelle de Sentinel 2 ...

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Le projet SIRHYUS a pour objectifs de concevoir, de développer et de mettre en œuvre des services opérationnels dédiés à la gestion des ressources en eau douce continentale grâce à l'intégration, à l'assimilation et à la valorisation des données satellitaires d’observation de la Terre.

Ce projet est mené par un consortium de huit partenaires complémentaires : Veolia Environnement Recherche&Innovations, Veolia Eau, EDF, G2C environnement, Acri ST, l’UMR TETIS-IRSTEA, le CNES, VERI et le CESBIO. Il est financé dans le cadre du 12ème Fonds unique interministériel par le ministère en charge de l’environnement, les régions Paca et Languedoc-Roussillon, ainsi que par la Fondation Sciences et Techniques pour l’Aéronautique et l’Espace.

La finalité de ce projet est de pouvoir proposer de nouveaux services, s'appuyant sur des savoir-faire scientifiques et industriels reconnus. Dans ce cadre, le CESBIO a développé ou amélioré les algorithmes de création de quatre produits :

  • le produit manteau neigeux,
  • le produit occupation du sol,
  • le produit évapotranspiration,
  • et le produit quantité d’eau dans le sol.

Ces algorithmes sont principalement dédiés à l’exploitation des données des satellites européens d’observation de la Terre Sentinel-2.

4 produits ont été développés par le CESBIO dans le cadre des services de SIRHYUS :

Un produit « Neige » : Ce produit fournit tous les jours et tous les 8 et 16 jours la superficie du manteau neigeux, les anomalies par rapport aux années antérieures et un indicateur de qualité. Les sites d’étude de ce produit sont le Liban et le Maroc. Les résultats sont visibles sur deux applications web :

                                  • Maroc :
                                  • Liban :

Une carte d’occupation du sol à grande échelle

Trois cartes d’occupation du sol sont produites pour chaque année étudiée, au fil de l’eau, avec des degrés de précision qui évoluent au fur et à mesure de l’avancée de la saison en cours. Le site d’étude choisi pour ce produit est le bassin versant du Fresquel, situé au sud de Toulouse et présentant une diversité de cultures intéressante.

Les résultats sont visibles eux aussi via une application web :

ci-contre : Capture écran de l'interface web Occupation du sol. Cette carte correspond au niveau de définition intermédiaire (produite en juin). Il est possible de différencier à cette étape-là les vignes, les sols nus, les cultures de printemps, les prairies et les cultures d’hiver. La légende des couleurs attribuées à chaque classe est visible sur le côté gauche de l’application.

Une carte d’évapotranspiration. Une fois la carte d’occupation du sol produite de façon automatique et en quasi temps réel, il est possible de calculer également l’évapotranspiration en quasi temps réel sur la même zone. Le site test utilisé pour appliquer le prototype est le même que pour l’occupation du sol : le Bassin Versant du Fresquel. La méthode de calcul de l’évapotranspiration est une méthode classique proposée par la FAO (Allen et al. 1998) à laquelle on ajoute l’utilisation de données spatiales afin de suivre en temps réel le développement de la végétation. Les résultats à l’échelle du bassin versant sont visualisables via l’application web, à la même adresse que l’occupation du sol :

Une carte présentant la quantité d’eau dans le sol par pixel sur la zone étudiée. Le dernier algorithme fourni par le CESBIO dans le cadre du consortium SIRHYUS est la spatialisation de la quantité d’eau dans le sol. Ce produit permet à l’utilisateur de connaître l’humidité du sol dans la zone racinaire. Cette information est cruciale pour l’optimisation de la gestion des ressources en eau douce continentale et le suivi de l’impact des sécheresses sur les quantités d’eau disponibles pour les cultures. Ces résultats sont visualisables sur la même adresse que précédemment.

Contact : Gérard Dedieu et Isabelle Soleilhavoup pour le CESBIO