LogoLogo

Albergel, Clément. Assimilation de données de télédétection dans le modèle ISBA-A-gs pour une analyse conjointe de la biomasse et de l'état hydrique du sol

Albergel, Clément (2010) Assimilation de données de télédétection dans le modèle ISBA-A-gs pour une analyse conjointe de la biomasse et de l'état hydrique du sol.

[img]PDF - nécessite un logiciel de visualisation PDF comme GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
7Mb

Résumé en francais

L'utilisation de la télédétection spatiale a révolutionné notre compréhension du système Terre ces trente dernières années en particulier dans les domaines de la météorologie et de l'océanographie. L'utilisation de la télédétection en hydrologie est plus récente. Depuis le milieu des années 2000, plusieurs instruments micro-ondes (radiomètres et radars), offrent la possibilité de cartographier l'humidité des sols à l'échelle globale avec un temps de revisite de un à quelques jours. Des produits d'humidité du sol sont désormais élaborés dans un contexte opérationnel par EUMETSAT (à partir du diffusiomètre vent en bande C ASCAT), et le satellite SMOS (radiomètre en bande L) de l'ESA, conçu pour l'observation de l'humidité des sols, a été lancé en novembre 2009. Afin d'assurer l'utilisation de ces produits, il est important de développer des outils permettant d'améliorer les simulations des modèles des surfaces continentales à partir de données de télédétection. L'objectif de cette thèse est d'étudier dans quelle mesure l'utilisation de la télédétection peut améliorer les simulations du modèle ISBA-A-gs. Pour cela, la première étape a été d'évaluer la capacité du modèle à représenter les principales variables de surface, à savoir les flux d'eau, d'énergie et de carbone. L'utilisation des données du site expérimental de SMOSREX a permis d'améliorer la représentation de l'impact de l'humidité du sol sur les flux de carbone, plus particulièrement sur la respiration de l'écosystème. La seconde étape de cette thèse a été d'évaluer les produits d'humidité du sol dérivés de la télédétection satellitaire, à partir de données in situ. Les données d'humidité du sol à plusieurs profondeurs (5, 10, 20, 30cm) provenant du réseau de mesure SMOSMANIA ont permis d'effectuer la première évaluation du produit ASCAT. Les 12 stations SMOSMANIA localisées dans le sud-ouest de la France ont été utilisées. Cette étude a montré que la précision de ce produit est d'environ 0.06m3m-3. Ces mesures in situ ont également permis d'évaluer la qualité de plusieurs produits d'humidité du sol issus de modèles : le modèle hydro-météorologique SIM et les analyses météorologiques opérationnelles de Météo France (modèle ALADIN) et du Centre Européen (système IFS). La confrontation d'une version de l'IFS qui assimile le produit ASCAT avec les données in situ montre un effet positif de l'assimilation des données ASCAT. Enfin, la dernière étape a concerné l'analyse de l'humidité du sol dans la zone racinaire à partir d'observations de l'humidité superficielle du sol provenant de la télédétection. Les observations réalisées sur le site de SMOSREX ont permis de vérifier l'impact positif d'un système d'assimilation de données d'humidité superficielle et d'indice foliaire de la végétation (un filtre de Kalman étendu simplifié) dans ISBA-A-gs, sur les flux d'eau, d'énergie et de carbone ainsi que sur l'indice foliaire. Un filtre exponentiel récursif utilisant uniquement l'humidité superficielle pour retrouver les variations du profil d'humidité dans le sol a également été utilisé et présente de bons résultats.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Calvet, Jean-Christophe
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM-GAME), URA 1357
Mots-clés libres :Télédétection - ASCAT - Humidité des sols - ISBA-A-gs - Modélisation - Flux de CO2 - Assimilation de données - Végétation
Sujets :Sciences de l'univers
Déposé le :31 Jan 2011 10:18