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Niveau: Secondaire, Lycée, Première
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  • parametres additionnels

  • modele

  • relation exponentielle entre la rugosite

  • donnees smos

  • polarisation horizontale

  • angle d'incidence

  • rugosite

  • equation

  • differents angles


Publié le : mercredi 30 mai 2012
Lecture(s) : 16
Source : ethesis.inp-toulouse.fr
Nombre de pages : 73
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Chapitre 5
Mode´lisationdel'´emissiondusolnu
Lesr´esultatsdecechapitresontissusdel'article [Escorihuela et al. 2007c] Escorihuela, M.J., Y.Kerr, P.de Rosnay, J.-P. Wigneron, J.-C. Calvet,andF.Lemaˆtre,2007c:ASimpleModeloftheBareSiloMicrowaveEmission at L-Band .in press IEEE Trans. Geosc. Remote Sensing.
5.1 Introduction Danslesmodelesdetransfertradiatifd'unescenenaturllee,unedescontributionsmajeures estl'´emissiondusol.Lamode´lisationdesurfacescomplexes(solcouvertdeve´g´etation,ros´ee,in-terceptiondepre´cipitation,gelouneige)n´ecessitedoncunmodeled'´emissiondusolrobusteetpr´ecis.
LeChapitre2apre´sent´elesdiffe´rentesapprochespourmod´eliserunesurfacerugueuse: les approches physiques et les approches semi-empiriques. L'approche semi-empirique e´tant laplusadapt´eeanotrebutdemettreaupointunmodeleaplipcableauxdonn´eesSMOS. Les modeles semi-empiriques existants considerent des ffetsenalivqu´e´etisoguraledst [Wang and Choudhury 1981, Wegm ¨ll d Ma¨tzler 1999, Wigneron et al. 2001], bien que des u er an ´etudesaientmisen´evidencequeceseffetssontdiff´erentsauxdiffe´rentspolarisationsetangles d'incidence [Mo et al. 1987, Shi et al. 2002],
Parailleurs,lesjeuxdedonne´esexistantspour´etudierl'´emissiondusolsontbas´essurunnombre limit´ed'anglesd'incidenceetnecouvrentpasl'ensembleduspectreangulairetotaledeSMOS [Wigneron et al. 2001, Schneeberger et al. 2004]. Dans ce contexte, ce chapitre veut aborder les points suivants : 1.e´tudierl'inuencedelarugosit´edesurfaceenfonctiondel'angled'incidenceetdelapolarisa-tion 2.mode´liserempiriquementl'´emissiondusolrugueuxenutilisantlemoinsdeparametrespos-sibles 3.e´valuerquantitativementlapr´ecisiondecemodelepourl'inversiondel'humidite´desurfacea partirdemesuresradiom´etriquesenbandeL. 73
´ ´ 74 CHAPITRE 5. MODELISATION DE L'EMISSION DU SOL NU
De´etudesmontrentqu'enbande-Llem´elangedepolarisationspeutˆetren´eglig´e s [Wigneronetal.2001,Njokuetal.2003].Ainsi,nousnousbaseronssurunemod´elisationcoh´erente etprenantencompteunepossiblede´pendanceangulaireetdepolarisationdelarugosit´e.Ainsi,dans cettee´tude,nousexprimeronslar´eectivit´edusol:
Γp(θ) = Γop(θ)ehp(θ)(5.1) en cette formulation le terme de rugosite´hp(θ)peut de´pendre de la polarisationpet aussi de l'angle d'incidenceθmeL.edoledeDobsonestutiil´speuocrlaucelmieraprl´eitivttlosud [Dobson et al. 1985]. Notre approche pour e´tudier l'inuence de la rugosite´ consiste a trouver les relations entre les reectivite´shorizontalesetverticalesauxdiff´erentsanglessansutiliserlesdonn´eesterrain.En ´ effet,les´etudespre´c´edentessebasentsurlecalculdel'´emissiondelasurfaceplaneousp´eculaire e´quivalente(cellequialesmˆemesconditionsdetexture,humidite´,temp´erature...).Ensuite,les diffe´rentsparametresdumodelesontcal´espourajusrtel'´emissiondelasurfacerugueuse.Ainsila eaut´denotreapprocheestdepermettredequantierlesrelationsentrelesdiff´erentespolarisa-nouv e tions et/ou angles d'incidence inde´pendamment des ine´vi tables incertitudes lie´es aux proce´dures de calibration.
5.2 Re´sultats 5.2.1Inuencedelarugosit´eauxdiffe´rentespolarisations Nous avons trouve´ queΓv(θ)lee´ro´rnectvimecatigniaits´etcveeaΓh(θ), ainsi queΓov(θ)avec Γoh(θ)e:seltlaseavtnsaiuouv´eeentrelesr´.aLeralitnortalicetesrihontzoceeivitse´ttrev Γh(θ) = [Γv(θ)]cos2θ(5.2) Enappliquantl'´equation(5.2)al'e´quation(5.1),nousde´rivonsque: hh(θ) =hv(θ)cos2θ(5.3) Cette e´quation montre que la relation entre les effets de la rugosite´ en polarisation horizontale etverticalesontlie´sdirectemental'angled'incidence.Ellenouspermetdeconside´rerlesdiff´erents effetsdespolarisationssansutiliserdesparametresadditionnels.Deplus,e´tantdonne´quelem´elange depolarisationn'apase´t´econsid´ere´,nosre´sultatsmontrentqu'uneformulationcohe´renteestcapable dede´crirel'´emissionenbande-L.
5.2.2D´ependanceangulairedelarugosite´ Nousavonstrouv´elarelationsuivanteenpolarisationhorizontalepourlesre´ectivite´ssp´eculaires et mesure´es par LEWIS :
´ 5.2. RESULTATS
75
(5.4) (5.5)
h(θ1)]cosθ2= [Γh(θ2)]cosθ1 Enutilisantl'´equation(5.4)etl'´equation(5.1)ontrouve: hh(θ2) hh(θ1 =) =h cosθ1cosθ2 etencons´equence, hh(θ) =hcosθ(5.6) ouhest inde´pendant de l'angle d'incidence. En utilisant cett e e´quation dans l'e´quation (5.3) : hv(θ) =hcosθ(5.7) Cettemode´lisations'estav´er´eetrespre´cisedanslecasdelapolarisationhorizontaleavec des erreurs quadratiques moyennes (rmse) ne´gligeables. Dans le cas de la polarisation verticale, l'e´quation (5.7) n'est pas capable de de´crire les variati ons angulaires pour des angles d'incidence supe´rieurs a 5ospcacenslicutiaraD.0ment´eridealesseavrel,espxelruΓvsaturent pour des sols secs, c'est-a-direpourlesvaleursbassesder´eectivit´e.Cteeffetpourraitˆetredˆual'´emissionincohe´rente quin'apas´et´epriseencompte.Cette´evidenceexpe´rimentaleestenaccordaveclesr´esultatsdeShi et.alneetnerednletaoiemtnaegucoh´oniniatiaradenucrppa´vuoevaeiqorunueheoc´ethquionttr polarisationverticalepourdesanglesd'incidence´elev´es[Shietal.2002]. L'´equationinitiale(5.1)peutainsiˆetresimpli´eea'alidede´equations(5.5)et(5.7): s Γh(θ) = Γoh(θ)ehcosθ(5.8) Γv(θ) = Γov(θ)ehcosθ(5.9) Dansles´equations(5.8)et(5.9)unseulparametre(helarfetdl'efntere´eserrpoprufut)sosug´eit dans les re´ectivite´s pour tous les angles et pour les deuxpolarisations.
5.2.3 Le parametre de rugosite´h Notrepremiereapprochea´ete´d'utiliserlavaleurduparametrederugosite´propose´en [Choudhury et al. 1979] (ho= (2)2les´equa)danste)89.5(noit.5(serulsrleou)pimrsctiv´eesit´e mesure´es par LEWIS. Pour ceci on a besoin de la mesure deσttesimulationa´e´tdenorce´lasie´eeC. pourlap´eriodeoulesmesuresderugosite´e´taientdisponibles(voirTable3.1,entreDOE35(4F´evrier 2004) et DOE 93 (2 Avril 2004)). Le ´e tivite´s simule´es ont une dynamique plus petite que les s re c mesures. Ainsi, nous avons estime´ le parametrehetneselresbotavraoneumiepxresr´af¸cedions. Pour cette pe´riode, les valeurs mesure´es deσosugeita.Lmidetunidnoiraleiquentunel´egeridn ´ valeur estime´e deh:euqertep´ecettemonriodopru 1.hne montre aucune tendance a la diminution 2.hODel,53EpA.nseritipioatapclecr´e´´laeevetsocrrteenuamgtie´gusoderers´einveleurlava jusqu'a qu'il se produise un e´venement pluvieux. ´
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