4. Evaluation de la méthode de désagrégation de l’albédo de surface
4.2. Cohérence temporelle de l’albédo du sol
4.2.1. Pluviométrie minimale et albédo du sol maximal
Afin de valider la cohérence temporelle de l’albédo du sol nu obtenu à partir de la méthode PL- 17, pour chaque site de relevé de précipitations, la date de précipitation minimale a été identifiée.
La Figure IV-13 cherche à mettre en évidence la cohérence entre la période de pluviométrie minimale et la période d’albédo maximal du sol (Figure IV-13(a)) et de la surface (Figure IV-13(b)). Comme nous pouvons le voir sur les Figure IV-13(a) et Figure IV-13(b), les périodes de pluviométrie minimales ne sont pas les mêmes partout en France. En effet, sur le sud du bassin parisien et le sud de la Provence les pluviométries minimales sont atteintes durant les mois d’été. Sur la zone centre- ouest s’étend une zone où la pluviométrie est minimale durant l’automne, tout comme dans le nord de la zone Midi-Pyrénées. En Aquitaine, les pluies sont principalement basses durant le printemps. Dans le quart Sud-Est de la France la période d’hiver et de printemps sont les périodes montrant les précipitations les plus faibles. Entre la région du Centre et la Normandie, s’étend une bande marquée par un minimal printanier. Enfin, la Bretagne, quant à elle, n’est marquée par aucune période particulière. La Figure IV-13(a) met en évidence la période des dates où l’albédo du sol, analysé par la nouvelle version d’albédo, est maximal. Nous pouvons noter que la distribution spatiale des dates d’albédo du sol maximal est similaire à la distribution des dates de pluviométries minimales. Cette distribution n’est pas retrouvée lorsque l’on cherche à corréler les dates de pluviométrie minimale avec les dates où l’albédo de surface est maximal, voir Figure IV-13(b). En effet, dans 37% des cas seulement, le mois où l’albédo de surface est maximal et le mois où les précipitations sont minimales sont identiques. La nouvelle version de désagrégation a permis de mettre en évidence un apport de l’utilisation de l’albédo désagrégé. Dans 68% des cas, le mois où l’albédo du sol est maximal est retrouvé au travers de la date de pluviométrie minimale. Ainsi, la Figure IV-13 renforce l’évaluation de la cohérence temporelle du produit. Cependant dans 32% des cas, le mois où l’albédo du sol est maximal n’est pas retrouvé au travers de la date de pluviométrie minimale. Cette limite sera discutée dans la Section 5.
Figure IV-13 : Cartographie des dates de pluviométrie minimale et d’albédo SW maximal (a) du sol et (b) de la surface totale, en 2012 en France. Les données d’albédo utilisées sont des données bi- hémisphériques.
(a)
4.2.2. Albédo du sol : une fonction de l’humidité
Afin de valider le produit d’albédo du sol, la relation entre albédo du sol et SWI a été étudiée à l’échelle de la France (élargie) et par type de composition du sol.
La Figure IV-14(a) présente la relation obtenue pour cinq types de texture du sol (classifiés selon la teneur en sable). Une relation exponentielle optimale a été retrouvée avec des valeurs 𝑝0, 𝑝1
et 𝑝2 respectivement de 0.085, 0.087 et 0.327 en moyenne(Figure IV-14(a)). Les valeurs de 𝑝0, 𝑝1 et
𝑝2 varient selon la texture du sol entre 0.081 et 0.090, 0.084 et 0.092 et entre 0.171 et 0.410, respectivement. En utilisant les données SEVIRI (toutes les 15 minutes) sur des zones non, ou très peu, végétalisées Carrer et al. (2014) avaient fixé une valeur 𝑝0de 0.08. La nouvelle version de
désagrégation (données tous les 8 jours composite de 16 jours) permet de retrouver une valeur 𝑝0
de 0.085 sans aucune condition de densité de végétation (FCOVER) au-dessus du sol et sans aucune valeur de paramètre fixée. Toutefois, comme le montre la Figure IV-14(b) les valeurs d’humidité du sol (SWI) sont très peu dispersées et ne permettent pas de se rendre compte de la véritable relation entre albédo du sol et humidité. Ces SWI très regroupés s’expliquent par le fait que l’albédo de surface MODIS utilisé, et par conséquent les albédos désagrégés qui en découlent, est un produit distribué tous les 8 jours et un composite de 16 jours (voir discussion dans la Section 5).
La nouvelle méthode de désagrégation, présentée dans ce chapitre, est en cours d’implémentation dans la chaîne opérationnelle du projet SAF-Land pour le satellite MSG. Afin de valider la méthode de désagrégation PL-17 la même analyse, que celle faite avec MODIS, a été faite avec l’albédo du sol issu de MSG et le SWI ISBA. Les premiers résultats ont montré que l’utilisation d’un produit quotidien permet de mieux suivre les variations d’humidité et d’accéder à une palette plus importante de SWI. La Figure IV-14(c) montre la relation entre l’albédo du sol nu quotidien issu de MSG et le SWI, entre 2007 et 2012 en France. Malgré une résolution spatiale plus faible (4.2 km sur la France contre 1km avec MODIS), le produit albédo du sol MSG permet de mettre en évidence, plus clairement, une relation décroissante entre l’albédo du sol nu et le SWI avec un R2 de 0.88.
(a)
(c)
(b)
SWI1
SWI1
SWI1 (sable >= 0.55) SWI1 (0.45 =< sable < 0.55) SWI1 (0.35 =< sable < 0.45) SWI1 (0.25 =< sable < 0.35) SWI1 (sable < 0.25) sable < 0.25 -> 0.25 =< sable < 0.35 -> 0.35 =< sable < 0.45 -> 0.45 =< sable < 0.55 -> sable >= 0.55 -> sable < 0.25 -> 0.25 =< sable < 0.35 -> 0.35 =< sable < 0.45 -> 0.45 =< sable < 0.55 -> sable >= 0.55 ->Figure IV-14 : Relation entr e l’humidité d u sol (SWI1-ISBA) et les albédos du sol SW (MODIS) issus du nouvel algorithme de désagrégation (a) détaillé pour 5 catégories de texture du sol et (b) pour tous les types de sols. La relation entre humidité du sol (SWI1-ISBA) et les albédos du sol SW issus du nouvel algorithme de désagrégation implémentés dans le projet SAF-Land pour le satellite MSG est montré en (c).
La Figure IV-15 s’intéresse plus précisément à la relation moyenne qui existe entre ce produit d’albédo du sol MSG (SW) et le SWI. Pour des valeurs de SWI1 inférieures à 0 (sol sec), l’albédo du sol à tendance à saturer. Entre le point de flétrissement (SWI=0) et la capacité au champ (SWI=1), l’albédo du sol évolue en fonction du SWI1 selon une loi décroissante quasiment linéaire. Lorsque la capacité au champ est atteinte, cette relation cesse puis elle s’inverse. L’albédo du sol évolue alors en fonction du SWI1 selon une loi croissante. Ce phénomaine d’inversion de la relation entre l’albédo du sol et l’humidité superficielle du sol à partir d’un certain taux d’humidité est observé dans la nature et a été rapporté par plusieurs travaux scientifiques (Patel, 1979 ; Neema et al., 1987 ; Weidong et al., 2002). Il est dû au fait que lorsque le sol est saturé en eau, celle-ci remonte à la surface et forme un film brillant qui participe à augmenter l’albédo.
Figure IV-15 : Relation entre l’albédo du sol SW moyen, issu du nouvel algorithme de désagrégation (PL-17) implémenté dans le projet SAF-Land sur le satellite MSG, et l’humidité du sol (SWI1-ISBA après assimilation ASCAT), en France métropolitaine.