OFF-33_IV.4.2 Variables de surface

IV - DES DONNéES à L'INFORMATION

4- COMMENT ANALYSER les images pour produire des cartes?
 

4.2- Comment mesurer des variables de surface?

La surface terrestre et les océans exercent une influence majeure sur le climat par l'échange de matière et d'énergie avec l'atmosphère. Les satellites fournissent un flux constant de données sur l'état et les changements de la surface de la Terre et sont donc une source d'information incontournable pour étudier le système terrestre à l'aide de variables quantitatives de surface. Des paramètres tels que la température de surface des terres et des mers, la teneur en humidité du sol, la biomasse, la productivité primaire et les flux de rayonnement peuvent tous être dérivés par certaines méthodes à partir du rayonnement électromagnétique reçu par les capteurs d'observation de la Terre. Cependant, cela ne s’avère pas toujours simple car le rayonnement enregistré dépend non seulement des caractéristiques de la surface étudiée, mais aussi d'autres facteurs atmosphériques ou terrestres.

Les variables de surface sont déterminées de diverses manières en appliquant des formules mathématiques et en effectuant des calculs à partir des valeurs spectrales enregistrées par les satellites. Certaines variables de surface sont également dérivées d'autres variables de surface. La détermination de valeurs fiables est souvent rendue difficile par de nombreuses incertitudes. C'est le cas, par exemple, pour la détermination de la température de la surface terrestre, qui est généralement dérivée des valeurs spectrales des capteurs infrarouges thermiques. Le rayonnement infrarouge thermique émis par la surface de la Terre est lié à sa température mais cette corrélation n'est pas univoque en raison des effets variables de l'absorption et de l'émission atmosphérique, des variations des angles de vue du capteur et des changements d'émissivité dus à la composition de la surface terrestre. Pour calculer correctement la température de surface, il est donc nécessaire de disposer de davantage d'informations que les seules données spectrales du capteur infrarouge thermique. Il faut également connaître, entre autres, le type d’occupation du sol, la densité de la végétation, les caractéristiques d'absorption de l'atmosphère au moment de l'enregistrement, etc.

Température moyenne de la surface terrestre pendant la nuit au mois d’août 2022, exprimée en degrés kelvins (° C = K - 273,15). Les données proviennent du satellite MODIS/Terra de la NASA (produit MOD11C3). Source : USGS Earth data - MOD11C3 v006 - MODIS/Terra Land Surface Temperature/Emissivity Monthly L3 Global.

La demande de données sur la surface terrestre et sur les océans est si importante que plusieurs agences spatiales s’efforcent de proposer des produits standard actualisés de manière régulière. La NASA, par exemple, fournit gratuitement des données dérivées de MODIS, un instrument embarqué à bord des satellites Terra et Aqua. Ces deux satellites observent la totalité de la surface de la Terre tous les 1 à 2 jours. A partir des données brutes MODIS, des séries temporelles de variables de surface sont dérivées et ce, sur une base quotidienne, hebdomadaire ou mensuelle. L'Europe n’est pas en reste avec le programme d'observation de la Terre Copernicus. Par exemple, le Copernicus Land Service fournit une multitude de données sur l’occupation des sols, les indices de végétation, l'humidité du sol, la température de surface, etc. Le Copernicus Marine Service fournit quant à lui des variables sur l'état de l'océan : température et hauteur de surface de la mer, concentration en chlorophylle, production primaire...

Voici quelques exemples de variables de surface et de produits de données globales disponibles sur une base régulière :