Télédétection multispectrale des poussières désertiques dans l'infrarouge thermique au-dessus de l'Afrique à partir de MSG/SEVIRI

Multipectral remote ensing of desert dust in thermal infrared over africa using MSG/SEVIRI

• Auteur / Autrice : Gaëlle Vergé-Dépré
• Direction : Michel Legrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Antilles-Guyane

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sahel

Télédétection

Aérosols

Mots clés libres

Infrarouge thermique

Aerosols désertiques

Résumé

Notre compréhension de l'interaction entre poussières désertiques et climat est encore limitée,en partie parce que la concentration et les propriétés de cet aérosols présentent une grande variabilité spatiale et temporelle. La télédétection spatiale qui présente l'avantage d'une observation globale est donc un outil indispensable. L'infrarouge thermique (IRT) est un domaine spectral où la détection de l'aérosol désertique est particulièrement efficace. Ainsi, l'utilisation du canal IRT de Météosat au dessus-des terres, a permis le développement d'un indice qualificatif de poussière, appelé IDDI. L'objectif de cette étude est de corriger les défaufs de l'IDDI et d'utiliser les nouveaux canaux dans l'IRT de MSG/SEVIRI pour développer un indice multispectral. Ce travail s'appuie sur l'analyse des effets de la poussière, du vent de surface, de l'élévation solaire et de la vapeur d'eau sur la luminance au sommet de l'atmosphère, à l'aide du code de transfert radiatif MODTRAN. L'influence de l'émissivité de surface sur la luminance en présence de poussière est aussi analysée. Une méthode de correction de l(IDDI est proposée pour tenir compte des pertubations liées au vent de surface et à l'élévation solaire. L'étude est ensuite étendue aux trois canaux MSG/SEVIRI compte tenu des variations spectrales des propriétés de l'aérosol et de l'émissivité de surface. Les résultats montrent une sensibilité accrue dans les canaux 8. 7 et 10. 8 µm, et un IDDI multispectral est proposé pour améliorer la corrélation entre IDDI et épaisseur optique mesurée par le réseau AERONET sur cinq sites sahéliens. Ce nouvel IDDI permettra d'améliorer le suivi des soulèvements de poussière sur l'Afrique.

The limited level of understanding of the interaction betwen desert dust and the climate arises to a large extent from the high spatio temporal varaitions of this aerosol concentration and properties. Remote sensing from space is an essential tool to improve the knowledge of this aerosol, as it can provide a long -term and global observation. The thermal infrared (TIR) is a spectral domain where the desert dus remote sensing is particulary efficient. Thus a dust index called IDDI (Infrared Difference Dust Idex), has been developed through the use of the TIR channel of Meteosat over land. This study focusses on correcting the failings of the current IDDI and using the new MSG/SEVIRI TIR channels to develop a new multispectral IDDI. Our approach is based on the analysis of the effects of dust, surface wind, sun elevation and water vapour, on the top-of-atmosphere radiance,using the radiative transfer code MODTRAN. The influence of surface emissivity on TOA radiance is also analysed. A method of IDDI correction is then derived,whith respect to the impacts of surface wind and sunelevation. This study is extented to the MSG/SEVIRI TIR channels taking into account the spectral variations of aerosol properties and of surface emissivity. The results show and increased sensivity for the 8. 7 and 10. 8 µm channels, and a multispectral IDDI is proposed in order to improve the correlation betwen IDDI and aerosol optical depth measured by the AERONET network at five Sahelian sites. This new IDDI is tentatively designed to improve the observation of the desert aerosol outbreaks over Africa.