Radiométrie Visible et Mesures Spectrales
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Questions and Answers

Quelles sont les causes principales de la turbidité de l'eau?

  • Oxygène dissous
  • Plantes aquatiques
  • Pollution chimique
  • Sédiments en suspension (correct)

Quelle application des mesures de couleur de l'océan permet de surveiller la santé des récifs coralliens?

  • Transport sédimentaire
  • Surveiller le changement climatique
  • Surveillance de la qualité de l'eau (correct)
  • Gestion des ressources

Quel élément contribue à la prospérité du phytoplancton dans l'océan?

  • Eaux chaudes
  • Sédiments en surplus
  • Zones de convergence (correct)
  • Pollution organique

Qu'est-ce que Lw(λ) représente dans le contexte de la radiométrie visible?

<p>Radiance de l'eau quittant la surface de la mer (A)</p> Signup and view all the answers

Comment les données de couleur de l'océan aident-elles à comprendre le cycle mondial du carbone?

<p>Elles fournissent des informations sur la biomasse marine (D)</p> Signup and view all the answers

Quel processus sous-marin est influencé par les matériaux qui interagissent optiquement dans la mer?

<p>Absorption de la lumière (C)</p> Signup and view all the answers

Quel facteur n'affecte pas les propriétés optiques apparentes de l'eau de mer?

<p>La salinité de l'eau (B)</p> Signup and view all the answers

Quel pourcentage du signal lumineux est considéré comme utile lors de la télédétection?

<p>1-35% (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle propriété optique est liée aux caractéristiques spécifiques des constituants de l'eau?

<p>Coefficients d'absorption (B)</p> Signup and view all the answers

Quelles propriétés sont observables par les capteurs dans le contexte de l'étude des mers?

<p>Propriétés optiques apparentes (A)</p> Signup and view all the answers

Quels composants de l'eau interagissent principalement pour influencer sa couleur?

<p>Pigments et particules en suspension (C)</p> Signup and view all the answers

Quel modèle est inversé pour récupérer les concentrations des constituants de l'eau de mer?

<p>Modèle avant (D)</p> Signup and view all the answers

Quel aspect du milieu aquatique ne dépend pas des propriétés optiques inhérentes.

<p>Concentration en phytoplancton (D)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que Lw(λ) mesure dans les conditions corrigées pour le soleil au zénith?

<p>Radiance de l'eau normalisée (A)</p> Signup and view all the answers

Comment la réflectance de télédétection Rrs(λ) est-elle calculée?

<p>Lw(λ) divisé par l'irradiance incidente (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'un des rôles du phytoplancton dans l'écosystème marin ?

<p>Cycle mondial du carbone (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle technique est utilisée pour éviter les biais entre les capteurs dans le programme Copernicus ?

<p>Intercomparaison des données via une trajectoire en tandem (A)</p> Signup and view all the answers

Quel effet les whitecaps ont-ils sur les propriétés spectrales de la surface de l'océan?

<p>Ils modifient les propriétés spectrales en magnitude et en forme (B)</p> Signup and view all the answers

Quel phénomène est surveillé par l'analyse des données sur le phytoplancton ?

<p>Acidification des mers (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la résolution spatiale des capteurs traditionnels mentionnés dans le document?

<p>~1 km (C)</p> Signup and view all the answers

Quel type de trajectoire de vol a été programmée pour les satellites Sentinel 3A et 3B ?

<p>Vol en tandem de 4 mois (B)</p> Signup and view all the answers

Quels types de capteurs résolvent les whitecaps et nécessitent un traitement spécial?

<p>Capteurs à très haute résolution spatiale (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle caractéristique est visible dans les photos prises par les satellites sur l'océan ?

<p>Nappes biogéniques de surface (C)</p> Signup and view all the answers

Comment la réflexion du fond marin influence-t-elle la radiance de sortie de l'eau dans les eaux peu profondes?

<p>Elle contribue de manière significative (A)</p> Signup and view all the answers

Quel aspect de la qualité de l'eau est surveillé par l'analyse des données de phytoplancton ?

<p>Eutrophisation côtière (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la condition de vent pour que les whitecaps apparaissent?

<p>Supérieure à 3 m.s-1 (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est un des défis associés aux satellites équipés de capteurs identiques ?

<p>Biais dus à des différences de calibration (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale technique utilisée par les capteurs traditionnels pour corriger l'effet des whitecaps?

<p>Utiliser une quantité de fraction de whitecap (A)</p> Signup and view all the answers

Comment le phytoplancton contribue-t-il à la biogéochimie marine ?

<p>En participant aux cycles nutritifs (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'objectif principal du modèle inverse dans la théorie du transfert radiatif ?

<p>Déterminer les propriétés optiques de l'eau (B)</p> Signup and view all the answers

Que signifie IOP dans le contexte du problème inverse ?

<p>Propriétés optiques inhérentes (D)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les conséquences d'un changement de conditions limites dans le problème inverse ?

<p>Il peut conduire à des valeurs différentes de L1 et L2 (D)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi est-il important de prendre en compte les constituants atmosphériques dans la correction atmosphérique ?

<p>Ils influencent les mesures de radiance (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est un facteur qui influence la précision de la correction atmosphérique ?

<p>La largeur des bandes spectrales (C)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui est particulièrement pris en compte dans les contributions atmosphériques au niveau du capteur ?

<p>Les altitudes de capteur (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle courbe représente la radiance nette du ciel au niveau de la surface de l'eau ?

<p>La courbe noire (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi les variations de radiance au capteur sont-elles importantes ?

<p>Elles sont causées par des contributions atmosphériques (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principal facteur qui distingue les eaux des cas 1 et 2?

<p>La concentration de chlorophylle (C)</p> Signup and view all the answers

Quels types d'eau sont présents dans le cas 1 selon Morel et Prieur?

<p>Eaux comprenant principalement des phytoplanctons (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la caractéristique principale des eaux du cas 2?

<p>Dominance de particules inorganiques et autres éléments (D)</p> Signup and view all the answers

Quel ajustement est couramment effectué pour les satellites à très haute résolution spatiale?

<p>Sélection des pixels les plus sombres dans chaque scène (A)</p> Signup and view all the answers

Quel rapport est important entre la concentration de chlorophylle et le coefficient de diffusion à 550 nm dans le cas 1?

<p>La concentration de chlorophylle est supérieure à 1 (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle substance est souvent utilisée comme constituant de référence pour les eaux du cas 1?

<p>Chlorophylle a (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la proportion approximative des eaux considérées comme cas 1 dans l'ensemble de l'océan mondial?

<p>95% (B)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les variables qui co-varient généralement avec la chlorophylle dans le cas 1?

<p>D'autres composants optiquement significatifs (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Causes de la turbidité

La turbidité de l'eau est principalement causée par la présence de sédiments en suspension, le ruissellement terrestre et la matière organique dissoute colorée (CDOM).

Applications des mesures de couleur de l'océan

La mesure de la couleur de l'océan offre des informations précieuses sur l'état de l'environnement marin, notamment la qualité de l'eau, le cycle du carbone, la gestion des ressources et les impacts du changement climatique.

Informations sur les profondeurs

Les données de couleur de l'océan sont uniques car elles peuvent fournir des informations sur les profondeurs de l'océan, en particulier pour les eaux claires.

Dynamique du phytoplancton

Le phytoplancton est une composante essentielle de l'écosystème marin. Il dérive avec les courants océaniques et se concentre dans les zones de convergence, prospérant dans les eaux froides riches en nutriments.

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Radiométrie visible

La radiométrie visible est une technique qui mesure la radiance de l'eau quittant la surface de la mer, fournissant des informations cruciales pour étudier les caractéristiques de l'océan.

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Lw(λ)

La radiance de la surface de l'eau, corrigée pour les conditions d'illumination du soleil au zénith.

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Rrs(λ)

Le rapport entre la radiance de l'eau et l'irradiance incidente du soleil. Elle mesure la réflectivité de la surface de l'eau.

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ρ(λ)

Le rapport entre la radiance de la surface de l'eau et l'irradiance incidente du soleil. Elle mesure la réflectivité de la surface de l'eau.

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Whitecaps

Les vagues qui se brisent et forment de l'écume blanche sur la surface de la mer.

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Impact des whitecaps sur la mer

Les whitecaps, avec leur forte réflectivité, modifient le spectre lumineux de la surface de la mer.

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Capteurs traditionnels

Des capteurs utilisés pour mesurer la couleur de l'eau à une résolution spatiale d'environ 1 km.

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Capteurs à très haute résolution

Des capteurs qui peuvent identifier et mesurer les whitecaps, utilisés à des résolutions spatiales très élevées.

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Réflexion des fonds marins

La lumière réfléchie par le fond marin vers la surface de l'eau.

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Absorption et diffusion de la lumière

La lumière entrant dans l'eau est absorbée et transformée en chaleur. Une partie de cette lumière peut être dispersée avant l'absorption, ce qui permet de la détecter par télédétection.

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Propriétés optiques inhérentes (IOP)

Les propriétés optiques inhérentes (IOP) dépendent des caractéristiques des constituants de l'eau, comme les coefficients d'absorption et de diffusion.

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Propriétés optiques apparentes (AOP)

Les propriétés optiques apparentes (AOP) sont ce que l'on mesure par télédétection. Elles dépendent des IOP et des conditions d'éclairage (angle solaire, couverture nuageuse).

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Écoulement causal des interactions optiques

L'écoulement causal décrit comment les constituants de l'eau influencent les propriétés optiques, et comment ces propriétés influencent l'apparence de l'océan vue de l'espace.

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Modèle avant (forward model)

Le modèle avant (forward model) décrit comment la concentration des constituants de l'eau influence les propriétés optiques de l'océan.

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Inversion du modèle avant

L'inversion du modèle avant consiste à utiliser les données de télédétection pour estimer la concentration des constituants de l'eau.

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Bandes sombres

Une approche utilisée en télédétection pour réduire l'influence de l'atmosphère en choisissant des bandes spectrales où les effets atmosphériques sont négligeables.

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Ajustement du spectre sombre

Une méthode utilisée pour corriger les effets atmosphériques dans les images satellites à haute résolution spatiale, en sélectionnant les pixels les plus sombres de chaque scène pour ajuster le spectre.

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Types d'eau des cas 1 et 2

Un concept proposé par Morel et Prieur en 1977 pour classer les eaux en fonction de leurs propriétés optiques.

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Cas 1

Correspond à des eaux dont les propriétés optiques sont principalement déterminées par la présence de phytoplancton.

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Cas 2

Correspond à des eaux dont les propriétés optiques sont influencées par les sédiments, les matières organiques dissoutes et d'autres particules.

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Rapport Chlorophylle/Diffusion

Le rapport de la concentration en chlorophylle a (en mg m-3) au coefficient de diffusion à 550 nm (en m-1).

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Localisation des eaux du cas 1

Les eaux du cas 1 sont généralement situées au large des côtes (environ 95% de l'océan mondial).

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Caractéristiques des eaux du cas 2

Les eaux du cas 2 sont celles dont les propriétés optiques sont significativement influencées par des particules minérales, des matières organiques dissoutes (CDOM) et des bulles.

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Problème inverse

Le problème inverse en théorie du transfert radiatif vise à déterminer les propriétés optiques inhérentes de l'eau à partir de mesures radiométriques de la lumière sous-marine ou émergeant de l'eau.

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Différences entre L1 et L2

Les valeurs de L1 et L2 ne sont pas égales en raison de changements dans les conditions limites ou les propriétés optiques inhérentes de l'eau.

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Ambiguïté du problème inverse

Il n'y a pas de solution unique au problème inverse, ce qui signifie qu'il peut y avoir plusieurs combinaisons de propriétés optiques inhérentes qui expliquent les mêmes mesures.

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Correction atmosphérique

La correction atmosphérique vise à éliminer l'influence de l'atmosphère sur les mesures de la lumière provenant de l'eau, améliorant ainsi la précision des estimations des propriétés optiques de l'eau.

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Influences sur la correction atmosphérique

La correction atmosphérique est influencée par la disponibilité de bandes spectrales spécifiques et leur largeur, car chaque bande représente une certaine partie du spectre lumineux.

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Radiance du ciel à la surface de l'eau

La radiance nette du ciel réfractée à la surface de l'eau apparaît au spectre de surface comme un signal non-nul au-delà de 750 nm.

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Variations de radiance selon l'altitude

Les différences de radiance mesurées à différentes altitudes du capteur sont dues aux contributions atmosphériques le long des différents trajets lumineux.

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Complexité de la correction atmosphérique

La correction atmosphérique nécessite de tenir compte de tous les composants atmosphériques et de leurs effets optiques, ce qui est complexe et dépend de la disponibilité de données spectrales et de la largeur des bandes.

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Étude de la dynamique du phytoplancton

Les données de couleur de l'océan peuvent être utilisées pour étudier les changements dans les populations de phytoplancton au fil du temps et identifier les variations saisonnières ou d'une année à l'autre.

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Rôle du phytoplancton dans la biogéochimie marine

Ces données servent à évaluer le rôle du phytoplancton dans les processus de la biogéochimie marine, comme le cycle du carbone.

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Le cycle mondial du carbone

Les données de couleur de l'océan peuvent être utilisées pour surveiller les changements dans la concentration du dioxyde de carbone dans les océans.

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Acidification des océans

Ces données permettent de suivre l'acidification des océans et de comprendre ses effets sur les écosystèmes marins.

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Réponse des écosystèmes marins au climat

Ces données permettent de comprendre comment les écosystèmes marins réagissent aux variations du climat, au changement climatique et aux processus de rétroaction.

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Surveillance de la qualité de l'eau

La couleur de l'océan peut être utilisée pour surveiller la qualité de l'eau, identifier les zones d'eutrophisation côtière et les proliférations d'algues nuisibles.

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Validation de modèles biogéochimiques

Les données de couleur de l'océan peuvent être utilisées pour valider les modèles biogéochimiques océaniques, qui simulent le fonctionnement des océans.

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Pollution marine

La couleur de l'océan peut être utilisée pour détecter les polluants dans l'eau et évaluer leur impact sur l'environnement marin.

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Study Notes

Radiométrie Visible

  • L'atmosphère est relativement transparente, avec une certaine absorption par l'ozone (O3) et la vapeur d'eau (H2O).
  • Un radiomètre multispectral mesure le rayonnement entrant dans différentes bandes spectrales, simulant la perception humaine de la couleur.
  • La lumière solaire réfléchie par la mer est influencée par les processus optiques dans la couche de surface.
  • La présence d'aérosols et de nuages perturbe les mesures, entraînant des pertes partielles ou totales de données.
  • Le rayonnement solaire doit être connu pour des calculs précis.
  • La couleur de l'océan en elle-même n'est pas directement utile pour les études scientifiques, sauf qualitativement.
  • Les radiomètres multispectraux collectent des informations sur de nombreux canaux.
  • Ces données permettent de dériver plusieurs variables comme le phytoplancton, la concentration de pigments, les particules en suspension et les fonds marins peu profonds.
  • Des images satellitaires montrent que les rivières modifient la couleur de l'eau de mer.
  • La réflectance spectrale permet d'identifier les éléments apportés par les rivières.

Mesurer la Couleur de l'Océan

  • La couleur de l'océan fournit des informations sur sa composition optique.
  • L'échelle Forel-Ule permet de classifier qualitativement et objectivement la couleur de l'eau.
  • Les premières tentatives de classifier la couleur de l'eau de mer remontent au milieu du 20ème siècle.

Échelle Forel-Ule (FU)

  • L'échelle 1 à 5 correspond à une eau bleue indigo à bleu verdâtre, avec une forte pénétration de la lumière.
  • L'échelle 6 à 9 correspond à une eau bleutée à vert bleuté, avec plus de matières dissoutes et de sédiments.
  • L'échelle 10 à 13 correspond à une eau verdâtre, indiquant généralement des niveaux de nutriments plus élevés et de la matière organique.
  • Les échelles 14 à 17 et 18 à 21 correspondent à des nuances plus brunâtres et brunes respectivement, associées à des concentrations accrues de nutriments et de matières organiques dans les cours d'eau et les estuaires.

Transparence/Turbidité

  • La turbidité affecte la couleur de l'eau, particulièrement dans les eaux peu profondes et côtières.
  • Elle est causée par le transport de sédiments, de sable et de limon par les marées et les vagues.
  • La matière organique dissoute colorée (CDOM) contribue à la turbidité.

Applications des Mesures de Couleur de l'Océan

  • Surveillance de la qualité de l'eau.
  • Évaluation du cycle mondial du carbone.
  • Gestion des ressources, notamment la pêche.
  • Suivi du changement climatique.
  • Étude de la production primaire océanique.
  • Surveillance de la dynamique des fonds marins.
  • Évaluation de la santé des récifs coralliens.

Radiométrie Visible

  • Définitions : Lw (radiance de l'eau, hors lumière solaire directe), nLw (radiance normalisée, pour des conditions standards), Rrs (réflectance de télédétection) et ρ (coefficients permettant de corriger la radiance de l'eau).
  • Effets atmosphériques sur la mesure du signal de l'eau (lumière solaire directe et diffusion).
  • Les différentes couches de l'atmosphère influencent les mesures.
  • Correction atmosphérique : des techniques sont employées pour corriger l'impact de l'atmosphère.
  • L'analyse du spectre de la couleur permet de déterminer la concentration en chlorophylle et autres constituants optiques.

Constituants Optiques du Phytoplancton

  • Le phytoplancton absorbe la lumière solaire pour la photosynthèse.
  • Il joue un rôle crucial dans le cycle du carbone mondial.
  • La chlorophylle a est le pigment clé du phytoplancton.
  • La distribution spatiale et temporelle sont importantes.

Algorithmes pour la Chlorophylle

  • Des algorithmes empiriques (statistiques) et semi-analytiques (combinaison de modèles et de statistiques) sont utilisés pour estimer la Chlorophylle.
  • L'utilisation de réseaux neuronaux est envisagée dans certaines approches avancées.
  • Les données in situ permettent de valider les résultats des algorithmes.

Utilisation des Données sur la Couleur des Océans

  • La couleur de l'eau est une clé pour comprendre la dynamique des océans.
  • Les mesures par satellite, quand combinées aux données in situ, permettent de suivre la production primaire, les changements climatiques, la qualité de l'eau ainsi que les écosystèmes.
  • La nécessité de données cohérentes et de longue durée rend la coordination et l'intégration des différents instruments cruciale.

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Chapitre 6: Radiométrie visible PDF

Description

Ce quiz aborde la radiométrie visible et son rôle dans l'analyse spectrale de la lumière. Il explore l'impact de l'atmosphère, des aérosols, et des nuages sur les mesures. Vous découvrirez également comment les radiomètres multispectraux aident à dériver des variables océaniques importantes.

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