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radiometrie micro-onde sur divers types de couverts
VEGETAUX: INFLUENCE DE L’HUMIDITE DU SOL
A. CHANZY (1), D. HABOUDANE (2), J.P. WIGNERON (3), J.C. CALVET(4), O. GROSJEAN(5).
(1) INRA- Science du Sol, BP 91, 84143 Montfavet Cédex, France.
(2) CARTEL, Université de Sherbrooke, Québec, Canada.
(3) INRA- Bioclimatologie, BP 91, 84143 Montfavet Cédex, France.
(4) CNRM, 42 Av Gustave de Coriolis, 31057 Toulouse Cédex, France.
(5) CNES, 18 Av. E. Belin, 31055 Toulouse, Cédex.
RESUME
L'influence de la végétation sur l'estimation de l'humidité de surface à partir de mesures de radiométrie micro
onde est analysée sur la base de données expérimentales et l'utilisation d'un modèle simple d'émission micro
onde. Les expériences ont été réalisées en condition contrôlées sur des cultures de blé, de soja et de sorgho. Les
résultats montrent l'importance de la végétation qui influe de manière significative sur les mesures
radiométrique à basse fréquence (1.4 GHz et 5.05 GHz). Le paramètre décrivant la végétation dans le modèle
varie d'un type de couvert à l'autre. Une confusion sur la détermination de ce paramètre peut engendrer un biais
important sur la détermination de la teneur en eau.
ABSTRACT
In this study we analyse the influence of the vegetation on the microwave emission and the consequences for
the soil moisture determination. Experiments were conducted at 1.4 and 5.05 GHz with a ground based
radiometer on wheat, soybean and sorghum crops. It is shown that vegetation should be accounted for at low
frequency even when the vegetation is sparsely distributed in space. A simple model is implemented in which
the vegetation effect on the emission is characterized by a single vegetation parameter. It varies from one crop
to another. Confusion in determination of the vegetation parameter leads to a biased estimate of the soil
moisture. Considering the range value of the vegetation parameter encountered in our experimental cases, this
biais in soil moisture estimation reaches 0.03 m3/m3.
Mots clés : Radiométrie micro-onde, humidité des sols, blé, soja, sorgho, couverts hétérogènes. 1
1 - INTRODUCTION
L'humidité de surface (0 S ) du sol est l'un des paramètres de surface qui influence la température de brillance
micro-onde (Tg) d'un couvert végétal. Lorsque la végétation est peu couvrante, 8 S est le principal facteur de
variation de T B tandis que 0 S n'a qu'une faible influence dans le cas des couverts végétaux denses. Pour des
applications orientées sur le suivi de la végétation et de sa température, 0 S apparaît comme un facteur
perturbateur qu'il convient d'éliminer. Par contre 0 S est une information particulièrement utile pour suivre la
composante évaporative de l'évapotranspiration d'un couvert végétal (Chanzy et Kustas, 1993). C'est dans ce
cadre que s'inscrit l'objectif de ce travail dont le but principal est l'estimation de la teneur de surface d'un sol
recouvert de végétation. Pour cela, nous nous intéresserons aux basses fréquences (1.4 Ghz et 5.05 Ghz) qui
sont les plus adaptées pour ce type d'application.
La présence de végétation se traduit par une perte de sensibilité du signal radiométrique à la teneur en eau du
sol (Jackson et al, 1982; Ulaby et al. 1983, Jackson et Schmugge 1991). Pour prendre en compte l'effet de la
végétation, la démarche adoptée est en général l'utilisation de modèles physiques basés sur le transfert radiatif
dans le couvert. Les modèles disponibles dans la littérature se différencient par leurs niveaux de simplifications
(Wigneron, 1994). Pour la présente étude nous analyserons les données avec un modèle simple (Jackson et
Schmugge 1991). Ce modèle est surtout adapté aux basses fréquences. La végétation est considérée comme une
couche qui atténue le rayonnement émis par le sol. Cette atténuation est paramétrée par la teneur en eau du
couvert et un paramètre empirique b dépendant du ripe de végétation. Le but de ce travail est de tester les
conditions de mise en oeuvre de ce modèle simple. Nous nous intéresserons tout particulièrement à la
détermination du paramètre b et aux performances du modèle simple de Jackson et Schmugge (1981), lorsqu'il
