Télédétection des Océans : quels défis pour le futur ? René GARELLO, Bertrand CHAPRON.

Télédétection des Océans : quels défis pour le futur ?

René GARELLO, Bertrand CHAPRON

René Garello

JST'08_CETMEF 9 Déc. 2008Page 2

Défis

Objectifs principaux

• Estimation précise des paramètres géophysiques• Prédictions en temps et en espace• Amélioration des modèles

Objectifs spécifiques

• Intégration de la physique des capteurs et du comportement électromagnétique,

• Analyse combinée des données satellites(+ rejeux)• Amélioration des simulations numériques, des observations et

analyse statistiques.

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A Global Earth Observation System of Systems

GEOSS


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GEOSS


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Manque d’accès aux données et aux bénéfices associés dans les pays en développement.

Besoin d’expansion des infrastructures techniques. Trous spatiaux et temporels dans les données. Intégration des données et interopérabilité

limitées. Incertitude sur la continuité des observations. Implication des utilisateurs inadéquate. Besoin d’amélioration des systèmes de traitement

afin de transformer les données en information utile.

Enjeux


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Problèmes principaux

Gigantesque flux de données • Imagerie (SAR), mesures satellites (diffusiomètres, altimètres,

…) et in situ fournissent des petabytes (10^15) de données.

Résolution spatiale inadaptée• Besoin de mieux définir la résolution spatiale en fonction des

phénomènes observés.

Résolution temporelle• Temps de revisite trop long

• Mais plus de satellite à venir

• plus de données…

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Données disponibles et besoins

15-20 ans d’observations continues Observation globale de la SST, des vents de surface,

de la topographie de l’océan , de l’état de mer, des productions primaires, …

Utilisation combinée et mélange (« blending ») des données actuelles et passées

Correction entre capteurs Divergence entre les données Trous dus aux conditions d’acquisition Echelle des données vs paramètres Acquisitions combinées (multi-capteurs)

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Exemple de combinaison

Cercles bleus : estimation de la direction de propagation de la houle à partir du SAR

Lignes : trajectoires depuis la source (et depuis la génération de la houle); codage couleur fonction du temps de propagation.

Fournit une co-localisation facilitée pour les autres capteurs (altimètres, bouées, …)

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Besoin de haute résolution

Problème : les altimètres fournissent des mesures excellentes (et très précises) mais la fauchée est très étroite.

Les événements meso-échelles ne sont pas couverts correctement.

Solutions : altimètres multiple. Altimètres multi-faisceaux. Coût très élevé.

Utilisation de SAR (en service) meilleure solution: très haute résolution spatiale, utilisation d’information polarimétrique, interferométrie, …

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Exemple haute résolution (1)

Image SAR + intensité du vent Couleur de l’océan (concentration de

chlorophylle )

Convergence & divergence

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Exemple haute résolution (2)

Image SAR + intensité du vent SST (température de surface)

Fronts

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Exemple de mesure de courants

Vitesses radiales à partir de la mission SRTM (topographie radar navette spatiale) vs modèle.

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Nouveaux développements

SSSS (Sea surface salinity from space) – ESA SMOS ; NASA Aquarius ESSP (L-Band)• Défis dus à la précision (0.1 psu),

• Paramètres liés à la SST, TB, rugosité de surface dans le modèle.

Mesures en zones côtières• Schémas de courants de surface très complexes,

• Prise en compte de la bathymétrie, du cycle des marées, du vent local et de l’état de mer,

• Interférométrie le long de la trace (along-track) ; techniques de fréquence instantanée,

• Très haute résolution spatiale, mais sur une seule composante,

• Combinaison avec des données in situ et du radar HF (résolution temporelle),

• Détection et suivi de pollutions.

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Surveillance - Sécurité


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Surface éclairée par GPS, … Galileo, émissions VHF, …

Signaux d’opportunité


E ts

E te

E ts

s t

t

x

z

y s t

E ts

E te

E ts

s t

t

x

z

y s t

Réflectivité dépend des paramètres de surface, de la géométrie, des mouvements, …

Satellite

Signal direct

Signal réfléchi

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Conclusions

Interactions entre ondes électromagnétiques et surface de l’océan pilotées par les phénomènes physiques.

Actuellement seuls des modèles empiriques (algorithmes d’inversion) peuvent retrouver ces paramètres.

Compréhension de la physique des couches supérieures de l’océan à améliorer.

Télédétection seul moyen pour fournir des indications entre les interactions air-mer et les processus biologiques ou physiques.

• Surveillance temps-réel

• Analyses à grande échelle

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Futur

Mesures combinées de capteurs différents (Optique, radar, infra-rouge, …)• Produits géophysiques multi-capteurs

Gestion de donnéesAnalyse de donnéesFouille de données

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