Soutenance de thèse de César SALAZAR-NEIRA: Apport de la télédétection en bande-L pour l’étude de l’état hydrique de la végétation et le suivi de la biomasse. – Vendredi 29 Nov. –

J’ai le plaisir de vous inviter à ma soutenance de thèse le vendredi 29 novembre à 9h30 (UTC+1) dans la salle de conférence du CESBIO. Ma thèse s’intitule “Apport de la télédétection en bande-L pour l’étude de l’état hydrique de la végétation et le suivi de la biomasse”.

Une visio sera mise en place

Les membres du jury seront :

• Susan STEELE-DUNNE, Rapporteure, Delft University of Technology
• Nicolas DELBART, Rapporteur, Université Paris Cité
• Maria PILES, Examinatrice, Universitat de València
• Lionel JARLAN, Examinateur, CESBIO
• Nemesio RODRÍGUEZ-FERNÁNDEZ, Directeur de thèse, CESBIO
• Arnaud MIALON, Directeur de thèse, CESBIO
• Milena PLANELLS, Membre invitée, CESBIO

Résumé:

Étant donné son rôle dans les cycles du carbone, de l’eau et de l’équilibre énergétique de la Terre, l’étude mondiale de la végétation est cruciale, particulièrement dans le contexte actuel du changement climatique. Diverses méthodes ont été proposées pour étudier la végétation, dont la télédétection. Les images optiques et infrarouges, via les indices tels que le NDVI ou LAI, sont des références pour l’étude de la végétation. Depuis, les données microondes passives (PMW) sont une alternative complémentaire aux indices classiques. Les PMW interagissent avec la végétation selon sa teneur en eau liquide (VWC), de sorte que plus la VWC augmente, plus les plantes deviennent opaques aux micro-ondes émises par le sol et émettent elles-mêmes davantage. Ces effets sont paramétrisés par la profondeur optique de la végétation (VOD), sensible à la VWC. Des études récentes ont montré une forte relation entre la VOD et la biomasse aérienne de la végétation (AGB), notamment dans la bande L, via des fonctions paramétriques. Cependant, comme la VOD est dérivée de modèles de transfert radiatif simplifiant la réalité, son utilisation peut ajouter des incertitudes à l’estimation de l’AGB. Cette thèse vise deux objectifs principaux. Le premier explore une nouvelle approche pour estimer l’AGB à partir des PMW, éliminant la dépendance aux modèles de transfert radiatif et aux variables intermédiaires comme la VOD. Cette approche cherche à exploiter directement les informations contenues dans les TB. Cela est réalisé par l’utilisation de techniques d’apprentissage automatique, notamment les réseaux neuronaux (NN). Trois approches d’estimation de l’AGB ont ainsi été comparées: [1] une méthode utilisant uniquement les TB en entrée d’un NN, [2] une approche hybride combinant TB et VOD avec un NN, et [3] la méthode conventionnelle employant VOD avec des fonctions paramétriques. Les estimations d’AGB par l’approche [1] ont montré des avantages par rapport à la méthode actuelle [3]. En effet, elle permet de mieux reproduire les structures spatiales de biomasse, expliquant jusqu’à 88\% de sa variabilité. Des résultats similaires sont obtenus avec la méthode hybride [2]. Le second objectif explore la sensibilité des PMW au VWC. Le comportement des VOD à différentes fréquences, et des indices optiques a été étudié pour des surfaces agricoles. Des algorithmes de classification non supervisée ont été utilisés pour classer les réponses temporelles des PMW et du NDVI à la SM. La VOD à basse fréquence est plus sensible aux grands composants de la végétation comme les troncs. L’objectif est donc d’étudier plusieurs VOD afin d’obtenir des informations sur la VWC. Dans l’ensemble, la classification obtenue correspond aux catégories agricoles et climatiques établies. Un décalage de 15 à 49 jours a été noté entre le NDVI et les PMW à hautes fréquences (bandes C, X et Ku). Nous avons observé que le comportement du VOD en bande L variait selon les régions. Notamment, dans les régions dominées par le maïs, comme la ceinture de maïs aux États-Unis, le NDVI réagit en premier, suivi par la VOD en bande L qui est en phase avec les VOD à hautes fréquences. Cette synchronisation entre les VOD indique une évolution uniforme du contenu en eau dans l’ensemble de la plante, et montre que les VOD hautes fréquences ne saturent pas. En revanche, dans les zones dominées par le blé, comme en Australie et en Afrique, le VOD bande L était plus synchronisé avec le NDVI, tandis que le VOD haute fréquence avait un retard de 27 à 57 jours par rapport à ces derniers. Dans ces régions, les décalages des VOD et du NDVI par rapport à SM étaient plus faibles que pour le maïs, montrant une plus grande réactivité du contenu en eau des plantes à l’humidité du sol. D’autres classes ont montré des comportements intéressants, où des décalages significatifs entre les VOD, le NDVI et la SM ont été observés, suggérant des interactions PMW-surfaces complexes nécessitant davantage de recherches.

________________________________________