Résultats préliminaires

Les simulations ont été effectuées pour la journée du 4 septembre 1996 pour laquelle nous disposions de 3 séries de mesures aéroportées des effets directionnels réalisées à des heures différentes (voir tableau 3.1).

Pour chaque vol, l’ensemble des simulations 3D de POV-ray a été réalisé en attribuant au soleil une position unique qui est celle qu’il occupe à l’heure de début du vol, et qui correspond à l’acquisition des données dans le plan principal solaire. On néglige ainsi, en terme de géométrie 3D, l’impact de son déplacement au cours des vols (dont la durée se situe autour de 30 minutes).

En ce qui concerne la maquette 3D, les cylindres de végétation sont dans cette première phase considérés opaques comme dans la maquette de base décrite au § 3.4.2. La figure 3.23 donne un exemple pour le vol n°2 de trois images de synthèse du couvert de pin maritime vu dans la même direction azimutale sous 3 angles zénithaux de visée différents (voir § 2.2.4).

Figure 3.23 : Simulation de la maquette forestière pour une position de soleil fixe (θs = 39.5°,

φs = 202.1°) et différentes positions de l’observateur (ϕv = 0°, θv = 5°, 30° et 60°). Les

houppiers au soleil et à l’ombre apparaissent respectivement en vert clair et vert sombre, le sol ensoleillé et ombré en bleu clair et bleu foncé tandis que les troncs figurent en rouge.

Le tableau 3.8 rassemble les températures de canopée et de sol issues des simulations MuSICA pour la date considérée et introduites dans le calcul de l’anisotropie directionnelle selon l’équation (22), ch. 2. L’anisotropie qui en est issue pour le vol n°1 est présentée figure 3.24 sous forme de diagramme polaire, en même temps que celle tirée des mesures aéroportées.

Tableau 3.8 : Simulation MuSICA des températures de la canopée Tcan et du sol Tsol au soleil

et à l’ombre pour la journée du 4 septembre 1996 entre 11:00 et 16:00TU (en italique les températures interpolées à l’heure du début de chaque séquence de mesures aéroportées).

Date Heure (TU) Tcan soleil

(°C) Tcan ombre (°C) Tsol soleil (°C) Tsol ombre (°C) 04-09-96 11:00 23.06 21.45 24.36 20.82 04-09-96 11:20 23.59 21.93 25.01 21.34 04-09-96 11:22 24.01 21.97 25.08 21.39 04-09-96 11:40 24.14 22.40 25.69 21.83 04-09-96 12:00 24.74 22.88 26.49 22.36 04-09-96 12:20 24.99 23.05 26.85 22.57 04-09-96 12:40 25.20 23.13 27.21 22.67 04-09-96 12:55 25.47 23.25 27.61 22.81 04-09-96 13:00 25.56 23.29 27.74 22.85 04-09-96 13:20 25.98 23.55 28.19 23.04 04-09-96 13:40 26.56 23.91 28.83 23.30 04-09-96 14:00 27.18 24.16 29.54 23.46 04-09-96 14:20 27.51 24.29 29.79 23.51 04-09-96 14:40 27.90 24.33 30.12 23.45 04-09-96 15:00 28.60 24.48 30.86 23.68 04-09-96 15:20 28.62 24.33 30.60 23.44 04-09-96 15:40 28.87 24.29 30.64 23.35 04-09-96 16:00 29.27 24.14 - 23.08 04-09-96 16:20 29.09 23.97 - 22.81

Figure 3.24 : Comparaison de l’anisotropie mesurée par avion (gauche) et simulée (droite) pour le vol n°1 du 4 septembre 1996 (11:22TU).

On note que la position du hot spot est bien restituée et correspond à la direction opposée à celle du soleil, mais que l’amplitude de l’anisotropie simulée est sous-estimée par rapport à la réalité. L’écart entre mesures et simulations est même vraisemblablement plus grand que ce qui apparaît sur la figure 3.24. En effet, alors que les effets angulaires sur les maquettes 3D sont générés pour une position de soleil donnée, et que les simulations ont de ce fait un caractère ‘instantané’, les mesures d’anisotropie réalisent une intégration des effets angulaires sur environ 30 minutes. Pendant ce laps de temps, la position du hot spot varie de façon continue en lien avec le déplacement du soleil. L’anisotropie résultant du calcul de la moyenne de l’ensemble des mesures réalisées sur plusieurs axes de vol à des moments différents se trouve donc affectée d’un effet de lissage. Une analyse détaillée de cet effet menée sur un milieu urbain par comparaison avec les valeurs de hot spot issues du traitement d’axes individuels a révélé un écart de 0.8°C environ (Lagouarde et al., 2009). La sous- estimation de l’anisotropie simulée par rapport aux mesures ne peut donc s’expliquer que par une insuffisance de la méthode proposée telle qu’elle est utilisée. On note de plus sur la figure 3.24 que les iso-contours en anisotropie présentent une allure surprenante, en forme d’évasement pour les angles zénithaux de visée élevés qui se traduit par une symétrie par rapport au plan principal des effets d’anisotropie. Ceci pourrait être attribué à un effet du mode de simulation de la répartition des arbres sur les rangs, qui ont un azimut de 35°. La répartition simulée des arbres, qui est plus régulière que la réelle, pourrait être à l’origine d’une figure simulée plus symétrique que celle observée. Cet étalement du hot-spot plus fort sur les simulations que sur les mesures pourrait aussi s’expliquer par la taille des cylindres, plus grande que les pousses qu’elles contiennent, et par le fait que les cylindres sont opaques. L’observation des variations directionnelles des 6 composantes (houppier/tronc/sol au soleil et à l’ombre) va dans ce sens (figure 3.25). Ceci suggère que la maquette de base, avec des cylindres opaques, si elle semble adaptée pour rendre compte des variations directionnelles du rapport entre surface de houppier vue par le capteur et celle du sous-bois (effet de macro- structure), ne permet pas de bien simuler les variations directionnelles de la répartition entre portions de houppier éclairées et celles à l’ombre vues par le capteur (effet de micro- structure).

La comparaison de la simulation et des mesures dans le plan principal solaire (figure 3.26) confirme une sous-estimation du hot-spot d’environ 0.3°C. Les effets angulaires simulés sont également plus réduits (en valeur absolue) dans le cas de visées effectuées en faisant face au soleil (angles zénithaux négatifs). Le désaccord semble augmenter pour θv < -30°, mais il

s’agit vraisemblablement d’un artefact, la discontinuité visible sur les mesures résultant très probablement de la combinaison (pour θv < -30°) avec un axe de vol suivi un peu plus tard

dans le plan perpendiculaire et apportant une source de variabilité propre tant du fait des différences entre zones survolées que des fluctuations naturelles de température de surface au sol au cours du temps.

Bien que les écarts restent faibles en valeurs absolues -surtout si on les met en face de la précision sur les mesures d’anisotropie estimée autour de 1°C toutes erreurs confondues- on peut s’interroger sur la validité de l’hypothèse de milieu opaque pour les houppiers et sur son impact sur l’estimation des fractions d’aiguilles à l’ombre et au soleil et en définitive sur l’anisotropie simulée.

Figure 3.25 : Variations directionnelles des fractions (%) de la scène simulée par POV-ray occupées les houppiers, les troncs et le sol au soleil (gauche) et à l’ombre (droite) pour les conditions du vol 1 du 4 septembre 1996.

soleil

ombre

houppiers

troncs

Figure 3.26 : Comparaison de l’anisotropie directionnelle simulée et mesurée dans le plan principal solaire (vol n°1, 4 septembre 1996). Les angles zénithaux de visée positifs (resp. négatifs) correspondent à des visées effectuées avec ‘le soleil dans le dos’ (resp. de face). Le hot-spot à θv∼ 39° correspond au zénith solaire (∼ 38.6° C).