Avancées méthodologiques dans l’estimation de la température de surface continentale par des observations microondes passives

Methodological improvements for the retrieval of Land surface temperature using passive microwave observations

• Auteur / Autrice : Samuel Favrichon
• Direction : Catherine Prigent, Carlos Jiménez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique
• Date : Soutenance le 29/11/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’étude du rayonnement et de la matière en astrophysique et atmosphères (Paris ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Yann H. Kerr
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Richard De Jeu, Isabel Trigo
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Patricia de Rosnay, Zhao-Liang Li

Mots clés

Mots clés contrôlés

Télédétection en sciences de la Terre

Mesures microondes

Sols -- Température

Thermométrie -- Instruments

Mots clés libres

Télédétection

Microondes

Température de surface

Profondeur de pénétration

Désagrégation

Remote sensing

Microwave

Land surface temperature

Penetration depth

Downscaling

Résumé

La température de surface des continents est une variable essentielle dans la modélisation du bilan énergétique global. Les mesures effectuées par les imageurs microondes passifs en orbite permettent d’estimer la température de la surface quelle que soit la couverture nuageuse contrairement aux mesures dans l'infrarouge qui ne sont pas utilisables sous les nuages. Néanmoins, plusieurs difficultés surviennent lors de l'utilisation de ces observations. Parmi celles-ci, la correction des écarts entre des observations provenant d’instruments différents par un inter-étalonnage des mesures, la détection des observations contaminées par des nuages en fonction de la fréquence d'observation et du type de nuage sont abordées dans cette thèse. Ou encore la création de cartes recensant les zones arides dans lesquelles la température en microondes correspond à celle de la sub-surface qui peut être différente de la température à la surface. Une méthode pour augmenter la résolution spatiale des températures de surface en se basant sur des relations statistiques avec d’autres variables est aussi présentée.

Land surface temperature is an essential variable in modeling the global energy budget. Passive microwave imagers aboard satellite provide global observations that can be used to estimate the land surface temperature in all-sky conditions contrary to infrared observations that cannot be used to estimate surface temperatures under overcast conditons. Nevertheless, a few challenges arise when using these observations that are addressed in this thesis. Among them, the correction of observations coming from different instruments through inter-calibration, the detection of cloud-contaminated signal with changing cloud type and frequency. Also, maps of arid areas with high penetration depth where microwave temperature comes from the sub-surface with a temperature that can be different from the skin temperature are created. A downscaling methodology to increase the spatial resolution of land surface temperature using statistical relationship with ancillary variables is also introduced.