TÉLÉDÉTECTION INFRAROUGE

La mesure du rayonnement thermique

La mesure du rayonnement thermique du sol à partir de capteurs embarqués dans des avions ou des satellites est une des méthodes utilisées pour observer les phénomènes naturels à une échelle relativement grande (suivi de la végétation, météorologie et océanographie).

Parmi les satellites destinés à l'observation de la Terre et de l'atmosphère, ceux qui sont gérés par la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) possèdent des caractéristiques qui sont très utiles pour l'analyse de la structure thermique superficielle des océans et celle des échanges océan/atmosphère. Évoluant à basse altitude (850 km environ), permettant un survol quotidien des mêmes zones, et disposant d'un large champ d'observation (2 900 km environ), ces satellites embarquent des capteurs de rayonnement dans les bandes spectrales suivantes :

Température de surface de la mer

Les exemples d'utilisation des données acquises dans le domaine de l'infrarouge par les satellites NOAA, pour le calcul de la température de la surface de la mer, que nous rapportons ici sont effectués par le Centre de météorologie spatiale de Météo–France à Lannion [MOUNIER et al., 1992], [ANTOINE et al., 1992].

Les domaines de fréquence des deux canaux choisis pour ce calcul (canaux 4 et 5) sont situés dans l'infrarouge dit thermique, et correspondent au maximum de l'émission terrestre aux températures moyennes de 280°K.

Principe des traitements effectués

À partir des données fournies par les appareils à bord du satellite, dénommés comptes numériques, la luminance L est calculée par une fonction linéaire (L = a.C + b ; les coefficients a et b étant des coefficients d'étalonnage fournis par le gestionnaire du satellite).

La méthode de traitement employée pour calculer la température de surface se caractérise par :

• l'élimination des zones qui ne sont pas significatives, correspondant au sol et aux nuages ; l'opération de masquage des nuages nécessite plusieurs opérations successives relativement complexes (calcul de combinaisons de canaux, filtrage, puis seuillage) ; des difficultés se posent avec les nuages semi–transparents et avec les contours des nuages (qui ne sont pas toujours bien déterminés) ;
• l'application d'une formule donnant la température en fonction des valeurs numériques dans les deux canaux 4 (T4) et 5 (T5) ; cette formule a été élaborée par les chercheurs pour tenir compte de l'absorption atmosphérique à partir de modèles simplifiés de l'atmosphère et de méthodes statistiques d'ajustement aux mesures effectuées simultanément par des bateaux ;
• des corrections en fonction de l'angle de visée du satellite, les images étant obtenues sous des angles différents suivant leur date.

Utilisations

Les résultats de ces travaux, effectués quotidiennement sur six zones géographiques en Europe, constituent à la fois des données de référence destinées aux chercheurs, et des données techniques pour des professionnels. Ainsi, les analyses des structures thermiques de la surface de la mer effectuées au CEMS de Lannion correspondent aux objectifs suivants :

• fournir à la Marine nationale des cartes des structures thermiques ;
• procurer aux océanographes des documents de base pour préparer une campagne de pêche ou analyser des résultats ;
• assurer une assistance éventuelle aux campagnes de pêche au thon.

Références

• Extraite de Images satellitales NOAA et connaissance de l’environnement terrestre.  Ministère de l’Éducation nationale, Météo–France, 1994. 
• MOUNIER, J., GOUERY, P. (1992). Température de la mer autour du Massif armoricain selon les données du satellite NOAA–AHRR, Norois, Poitiers, t. 39, n° 155, pp. 305-310. 
• ANTOINE, J.–Y., DERRIEN, M., GAILLARD, O., LE BORGNE, P., LE GOAS, C., MARSOUIN, A. (1992).  Restitution de la température de surface de la mer à partir des données du satellite NOAA-AVHRR, Norois, Poitiers, t. 39, n° 155, pp. 297-304.