Academic literature on the topic 'Climat tropical – Télédétection'

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Journal articles on the topic "Climat tropical – Télédétection"

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Marchane, Ahmed, Lionel Jarlan, Lahoucine Hanich, and Abdelghani Boudhar. "Caractérisation de l'enneigement sur l'atlas marocain par le capteur MODIS et relation avec le climat (période 2000-2011)." Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, no. 204 (April 8, 2014): 13–22. http://dx.doi.org/10.52638/rfpt.2013.18.

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Abstract:
Dans le Sud de la Méditerranée, de nombreux bassins versants sont caractérisés par un fonctionnement pluvio-nival où une partie des ressources en eau est stockée en hiver sous forme de neige en montagne alors que la zone de consommation se situe en plaine souvent dominée par l'agriculture irriguée. L'objectif de ce travail est double : (1) évaluer les capacités de la télédétection visible/proche infrarouge pour caractériser la variabilité interannuelle de l'enneigement sur l'Atlas marocain comme alternative aux données in situ éparses sur ces zones difficiles d'accès ; (2) identifier les déterminants climatiques qui gouvernent cette variabilité. Dans cet objectif, nous avons analysé plus de 10 ans d'acquisitions journalières issues du capteur MODIS (produits MOD10A1). Dans un premier temps, nous nous sommes attachés à corriger les produits bruts contaminés par la couverture nuageuse à l'aide de méthodes de filtrage basées sur le voisinage spatial et temporel et nous les avons confrontées à des mesures d'équivalent en eau de la neige mesurée à la station nivale de l'Oukamaïden, près de Marrakech, entre 2009 et 2011. Dans un deuxième temps, nous avons caractérisé la variabilité interannuelle à l'aide d'indicateurs saisonniers: enneigement maximum et moyen, et date des premières neiges. Enfin, nous avons mis en évidence une relation significative entre la valeur de l'oscillation Nord Atlantique (ONA) moyenne sur le mois de mars et l'enneigement maximum. Nous montrons également qu'il existe une relation significative entre les anomalies de températures de surface de l'Atlantique équatorial et tropical à la fin de l'été et l'enneigement maximum rencontré sur l'Atlas marocain l'hiver suivant. Ces résultats ouvrent des perspectives pour la prévision saisonnière de l'enneigement sur la région.
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Dissertations / Theses on the topic "Climat tropical – Télédétection"

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Do, Thi Phuong Thao. "Apport de la télédétection spatiale pour l'étude multiscalaire des interactions climat-surface en Afrique de l'Ouest : étude du bassin versant de l'Ouémé supérieur (Bénin)." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU025/document.

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Abstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre du programme international AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) dont un des objectifs est de mieux connaître les dynamiques régionales des interactions climat-environnement-société. Elle est une contribution à l'étude de la variabilité spatio-temporelle de la végétation, en fonction des différents types d'occupation du sol et sous contrainte des variations saisonnières et interannuelles de la pluviométrie sur la partie supérieure du bassin versant du fleuve Ouémé, au Bénin. Cette espace possède un important réseau de surveillance hydroclimatique au sol, l'observatoire AMMA-Catch, qui fournit de nombreuses données in situ. L'analyse s'appuie aussi sur différentes données issues de la télédétection satellitaire optique (LANDSAT, SPOT-VGT, MODIS, MSG-SEVIRI ou ECOCLIMAP) pour l'étude de l'occupation du sol, de la variabilité photosynthétique de la végétation ou des estimations pluviométriques (RFE – Rainfall Estimate). L'étude porte principalement sur trois questions : 1) les modifications des états de surface récemment observées dans cette zone expérimentale de l'Ouémé supérieur ; 2) la valorisation des différentes données issues de la télédétection satellitaire pour diagnostiquer la variabilité bioclimatique régionale de la végétation ; 3) la compréhension des interactions à l'interface climat/végétation, pour interpréter certaines variations bioclimatiques intra- et interannuelles en fonction des principaux états de surface. Les principaux résultats suggèrent qu'il est possible de discriminer des relations fonctionnelles selon les principaux états de surface forestiers ou très anthropisés. Les analyses diachroniques par classification d'images Landsat (ETM+) montrent que les espaces cultivés enregistrent régionalement une augmentation de 25 % sur la période 2003-2012. Les superficies de jachère diminuent, alors que les savanes arbustives augmentent. Tous les espaces forestiers perdent en superficie sur la décennie observée, en particulier les forêts denses (a priori protégées dans cette région) avec une baisse supérieure à 16 %. La variabilité spatio-temporelle d'un indice de végétation (NDVI) est significativement dépendante des trois principaux modes d'occupation du sol, même si l'artefact dû à la nébulosité complique les analyses et interprétations. Les contrastes entre le domaine de forêt naturelle encore préservée (la forêt classée) et les espaces en mutation agricole (cultures et jachères) sont particulièrement visibles. Sur la décennie 2002-2012, il n'y a pas de tendance des pluies, mais plutôt une succession de phases sèches et humides, qui induisent finalement une stabilité interannuelle du NDVI. Le déphasage moyen entre pluies et activité végétale est en moyenne de quatre décades, mais il semble que la fin de la saison végétative recule ait reculé d'au moins 10 jours sur la période étudiée, traduisant une modification des précipitations de fin d'année
This thesis is part of the international AMMA program (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine - Multidisciplinary Analysis of African Monsoon) whose objective is to better understand the regional dynamics of climate-environment-society interactions. It is a contribution to the study of the spatio-temporal variability of vegetation, according to different land use types and under the constraints of seasonal and interannual variations in rainfall in the upper basin of Ouémé river, Benin. This area has an extensive network of hydro-climatic ground monitoring, observatory AMMA-Catch, which provides many in-situ data. The analysis also relies on data from different optical remote sensing satellites (LANDSAT, SPOT-VGT, MODIS, MSG-SEVIRI or ECOCLIMAP) for the study of land occupation, variability of photosynthetic vegetation or rainfall estimate (RFE). The study focuses mainly on three questions: 1) the changes in surface conditions recently observed in the experimental area of upper Ouémé; 2) the analysis of various data from satellite remote sensing to diagnose regional bioclimatic variability of vegetation; 3) the understanding of climate/vegetation interface interactions, in order to interpret certain intra-and interannual bioclimatic variations depending on the main surface conditions. The main results suggest that it is possible to discriminate the functional relationships from the main conditions of forest or anthropized surface. The diachronic analysis through the classification of Landsat (ETM +) images show that the cultivated areas recorded regionally an increase of 25% over the period of 2003-2012. The areas of set-aside decrease, while shrublands increase. All forests lost in area over the decade observed, particularly dense forest (presumably protected in this region) with a drop of over 16%. The spatio-temporal variability of a vegetation index (NDVI) significantly depends on three main types of land use, even though the noise due to the cloud cover complicates the analysis and interpretation. The contrasts between the preserved natural forest area (the forest reserve) and the agricultural areas (crops and fallow) are particularly visible. Over the decade 2002-2012, there is no trend of rainfall, but rather a succession of wet and dry phases, which ultimately induce an interannual stability of NDVI. The average phase difference between rainfall and vegetation activity is four decades, but it seems that the end of the vegetation growing season has retreated back to at least 10 days during the study period, reflecting a change in rainfall at the end of the year
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Kemavo, Anoumou. "Potentialités des données de télédétection optique et radar libres d’accès pour l’évaluation et le suivi des écosystèmes forestiers tropicaux : étude de cas au Togo, en République Démocratique du Congo, en Guyane française et en République Dominicaine." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC2181/document.

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Abstract:
Cette étude se propose d’explorer les potentialités des données de télédétection optique et radar libre d’accès pour l’évaluation et le suivi des écosystèmes forestiers tropicaux, secs ou humides. Différents sites tests situés dans ces écosystèmes forestiers tropicaux, ont été sélectionnés. Il s’agit : du parc national des Virunga en République Démocratique du Congo (RDC), de la réserve de biosphère de l’Oti-Keran-Mandourie (OKM) et de la réserve de faune de Togodo (RFT) au Togo, de la zone située autour du pont faisant la liaison entre la ville de Saint-Georges de l’Oyapock et la plaine du littorale de Kourou en Guyane française et de la province de la Monté Cristi en république Dominicaine. Différentes données ont été utilisés lors de cette étude : pour les images radar, des séries temporelles Sentinel-1, des mosaïques Alos-2 et, pour les images optiques, Sentinel-2 et Landsat-8. Des données exogènes comme les points GPS, modèles numériques de terrain et les cartes de référence. L’approche méthodologie utilisé est composée de prétraitement sur les images optiques et radar. Les approches spécifiques, variables selon le site d’étude, ont comporté : photo interprétation détaillée, la classification supervisée SVM, l’inventaire forestier et l’application des équations allométriques, une approche de détection des changements par décomposition en ondelettes, une de détection des changements automatiques par seuillage et la caractérisation de ces changements. Les principaux résultats sont les suivants : Site du PNVI : les cartes d’occupation du sol et les cartes binaires forêts, non-forêt de 1987, 1997, 2007 et 2017 sont réalisées sur le PNVI. Sur la période de 30 ans en utilisant les cartes binaires entre 1987 à 2017 le taux moyen annuel de déforestation est de 1,07%. Ce taux de déforestation élevé montre la pression croissante sur les ressources forestières dans le paysage des Virunga. Site de l’OKM et du RFT : une classification menée sur une combinaison d’images optiques et radar donne des performances légèrement meilleures que des classifications menées sur des images optiques et radar considérées séparément. Les cartes d’occupation du sol issues de ces classifications ont servis de base pour l’estimation de stocks de carbone à travers l’évaluation des ressources forestières. Sur le site de Saint-Georges de l’Oyapock, l’analyse temporelle menée à partir de décompositions en ondelettes, a permis de détecter trois grands types de changements dus à : la déforestation anthropique, les évolutions saisonnières et les évolutions agricoles. Sur le site de la province de Monté Cristi en République dominicaine, l’analyse conjointe d’images radar et optiques a permis de proposer une cartographie comportant 18 classes d’occupation du sol contrôlées sur le terrain avec une précision globale de plus de 90 %. Le suivi historique des forêts montre une régression de la couverture forestière. Parallèlement, nous observons une régression de la surface des mangroves entre 2015 et 2018.Cette étude a mis en évidence l’immense potentialité des données de télédétection optique et radar dans la caractérisation, la cartographie et le suivi des strates d’occupation des sols dans les écosystèmes tropicaux dans différentes régions du monde et en fonction des conditions saisonniers. Si chaque type de données de télédétection possède ces qualités et capacités discriminatoire, cette étude a montré que l’utilisation conjointe et combinée de deux types de données permet d’augmenté significativement la caractérisation et la discrimination des classes d’occupation des sols et ainsi augmente les chances de fiabilité des actions à mener
This study aims to explore the potential of optical remote sensing and free access radar data for the assessment and monitoring of tropical, dry or wet forest ecosystems. Different test sites located in these tropical forest ecosystems have been selected. These are: the Virunga National Park in the Democratic Republic of Congo (DRC), the Oti-Keran-Mandourie Biosphere Reserve (OKM) and Togodo Wildlife Reserve (RFT) in Togo, the area around the bridge linking the city of Saint-Georges de l'Oyapock and the plain of the Kourou coast in French Guiana and the province of Monté Cristi in the Dominican Republic. Different data were used in this study: for radar images, Sentinel-1 time series, Alos-2 mosaics and, for optical images, Sentinel-2 and Landsat-8. Exogenous data such as GPS points, digital terrain models and reference maps. The methodology approach used consists of pretreatment on optical and radar images. Specific approaches, varying by study site, included: photo detailed interpretation, supervised SVM classification, forest inventory and application of allometric equations, a wavelet decomposition detection approach, a detection approach automatic changes by thresholding and the characterization of these changes. The main results are:PNVI site: land cover maps and forest, non-forest binary maps of 1987, 1997, 2007 and 2017 are produced on the PNVI. Over the 30-year period using the binary maps between 1987 and 2017 the average annual rate of deforestation is 1.07%. This high deforestation rate shows the increasing pressure on forest resources in the Virunga landscape. OKM and RFT site: a classification carried out on a combination of optical and radar images gives slightly better performances than classifications carried out on optical and radar images considered separately. The land cover maps from these classifications were used as a basis for estimating carbon stocks through forest resource assessment. At the Saint-Georges de l'Oyapock site, temporal analysis using wavelet decompositions revealed three main types of changes due to anthropogenic deforestation, seasonal changes and agricultural changes. On the site of the Monté Cristi province in the Dominican Republic, the joint analysis of radar and optical images made it possible to propose a cartography comprising 18 field-controlled land cover classes with an overall accuracy of more than 90%. Historical forest monitoring shows a decline in forest cover. At the same time, we observe a regression of the surface of mangroves between 2015 and 2018.This study has highlighted the immense potential of optical and radar remote sensing data in the characterization, mapping and monitoring of land use layers in tropical ecosystems in different regions of the world and according to seasonal conditions. While each type of remote sensing data has these discriminatory qualities and capabilities, this study has shown that the joint and combined use of two types of data significantly increases the characterization and discrimination of land-use classes and thus increases the chances of reliability of the actions to be carried out
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Höjgård-Olsen, Erik. "Observations du cycle de l'eau atmosphérique tropicale et de ses variations avec la température de surface de la mer, à l'aide d'une constellation de satellites." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASJ007.

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Abstract:
L'atmosphère tropicale est un système complexe de processus dynamiques et thermodynamiques. A cela, s’ajoute un forçage radiatif dû aux gaz à effet de serre anthropiques et au réchauffement climatique qui en résulte. Les projections climatiques supposent souvent que le paramètre de rétroaction est constant dans le temps, de sorte que les changements de flux radiatif sont proportionnels aux changements de température de surface. En fait, les incertitudes de projections sont associées à la réponse du cycle de l’eau atmosphérique au réchauffement de la surface et motivent ainsi la nécessité de mieux comprendre les processus liant les nuages, la circulation de l’eau atmosphérique et le climat.Ce travail vise à améliorer notre compréhension de la co-variabilité des température de surface de la mer (SST), humidité relative (HR), nuages ​​et précipitations, à différentes échelles temporelles et spatiales dans la ceinture tropicale (30°N à 30°S). Il repose sur un ensemble unique de mesures de journée (13h30) de haute résolution verticale qui regroupe le profil HR, les caractéristiques des nuages ​​et les précipitations près de la surface fournis par le radiomètre micro onde SAPHIR, le lidar CALIOP et le radar CPR. Ces données ont une résolution horizontale de 1° par 1° et couvrent la période de 2012 à 2018. Elles sont associées aux champs de SST et de vitesse verticale de l'atmosphère des réanalyses ERA5.Cet ensemble de données a été exploré selon deux axes:(i) Le premier axe était focalisé sur la co-évolution des profils de HR, de la couverture nuageuse et de la SST, sous contrainte de circulation à grande échelle en exploitant l’échelle instantanée de variation. À notre connaissance, il s’agit d’une première analyse intégrant entièrement des observations de la réponse du cycle de l’eau atmosphérique tropicale à la SST à cette échelle. Des relations physiques sont établies pour les différents régimes de circulation de grande échelle, et leurs caractéristiques se maintiennent avec la variabilité naturelle du climat (comme El Niño-Southern Oscillation). Ainsi, le régime subsident est caractérisé par une troposphère libre sèche et une décroissance, avec l’augmentation de la SST, de la fraction de nuages opaque de phase liquide, et un refroidissement prévu par ciel clair avec SST. Le régime ascendant est caractérisé par des variations non linéaires de la fraction de nuages de phase glacée et d'HR de la troposphère avec un maximum autour d’une SST de 302 K, ce qui implique des impacts non linéaires sur les flux radiatifs.(ii) Le deuxième axe qui a été considéré portait sur l'hypothèse de facteurs de rétroaction invariants dans le temps aux échelles journalière, mensuelle, saisonnière et annuelle. Les taux de changement de l'humidité relative et des caractéristiques des nuages ​​avec la SST définis à l'échelle globale (océans tropicaux) sont comparés aux taux de changement calculés localement, sur chaque point de la grille. Ainsi, à l'échelle globale, les changements en profil de HR et en température des nuages de glace sont peu significatifs , tandis que la couverture de nuages opaques diminue et que l'altitude des nuages ​​de glace augmentent. Ces résultats suggèrent un renforcement du refroidissement radiatif de ciel clair avec la SST, alors que la température d'émission des nuages est invariante, ce qui est à la base de certaines hypothèses sur le fonctionnement de l’atmosphère tropicale. Ces résultats mettent en évidence des différences significatives en fonction de l'échelle de temps considérée, et qui peuvent ainsi être utilisés comme diagnostic pertinent pour l'évaluation des modèles climatiques. Une première analyse du modèle climatique de l’IPSL a été réalisée et souligne l'intérêt de tels diagnostiques basés sur des observations
The tropical atmosphere is a complex system of dynamic and thermodynamic processes. Superimposed on these complexities is a radiative forcing due to anthropogenically emitted greenhouse gases and a resulting global warming. Climate projections often assume that the feedback parameter is constant in time, so that changes in radiative flux are proportional to changes in surface temperature. Projection uncertainties are associated with the atmospheric water cycle’s response to surface warming, and motivate the need to better understand processes linking clouds, circulation of atmospheric water and climate.This work aims to improve our understanding of the covariability of sea surface temperature (SST), relative humidity (RH), clouds and precipitation, on different temporal and spatial scales in the tropical belt (30°N-30°S). It relies on a unique synergistic dataset of high vertical resolution that measures the daytime (01:30 pm) RH profile, cloud characteristics and near-surface precipitation provided by the microwave radiometer SAPHIR, the CALIOP lidar and the CPR radar. This dataset has a 1° by 1° horizontal resolution and covers the time period 2012 to 2018. It is associated to SST and atmospheric vertical velocity fields of the ERA5 reanalysis.The synergistic dataset was explored along two scientific questions:(i) The first question concerned the instantaneous timescale and the co-evolution of RH profiles, cloud cover and SST, under large-scale circulation constraint. To our knowledge, this is the first comprehensive observational view of the tropical atmospheric water cycle’s response to SST on the instantaneous timescale. Different physical relationships are established for the different large-scale circulation regimes, and their characteristics are robust to natural variability (such as El Niño-Southern Oscillation). The descending regime is characterized by a dry free troposphere and decreasing opaque liquid cloud cover with SST, and an expected clear-sky cooling with SST. In contrast, the ascending regime is characterized by a nonlinear response in ice cloud cover and free-tropospheric RH with SST that peak around the 302 K SST, which likely induce nonlinear responses of the radiative fluxes.(ii) The second question addressed the assumption of timescale-invariant feedback factors on daily, monthly, seasonal and annual scales. Rates of changes of RH and cloud characteristics with SST defined on the global scale (tropical oceans) are compared to rates of changes computed on the grid box scale. On the global scale, negligible changes are observed in the RH profile with SST, opaque cloud cover decreases, and ice cloud altitudes rise with SST with little change in cloud temperature. These results suggest an enhanced clear-sky radiative cooling with SST, whilst cloud emission temperatures are invariant, as discussed in some assumptions on the tropical atmosphere. Overall, the results highlight significant differences according to the timescale considered for computing global scale rates of changes, which can be used as a strong diagnostic in the evaluation of climate models. Following this, a first analysis of the IPSL model was performed and shows the interest of such diagnostic based on observations
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Chambon, Philippe. "Contribution à l'estimation des précipitations tropicales : préparation aux missions Megha-Tropiques et Global Precipitation Measurement." Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00664357.

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Abstract:
Les précipitations résultent d'un phénomène atmosphérique caractérisé par une variabilité spatiale et temporelle forte. Cette variabilité dans la distribution des pluies et des évènements intenses a des impacts en hydrologie de surface (e.g. inondations) variés selon les régions du monde. Toute modification du climat tropical est associée à une modification du cycle de l'eau et de l'énergie dans ces régions. Dans un contexte de changement climatique, il est donc important de développer des outils permettant d'estimer quantitativement les précipitations, à l'échelle du globe, à la fois sur les surfaces continentales et les surfaces océaniques. Les travaux présentés dans cette thèse s'intéressent à l'observation des précipitations depuis l'espace. En effet, la mesure des pluies nécessite une densité d'observations élevée qui, sur l'ensemble des Tropiques, n'est accessible qu'à partir d'observations spatiales. Depuis plusieurs décades, les moyens satellitaires à disposition ont beaucoup évolué et offrent aujourd'hui une densité d'observations de plus en plus fortes. Grâce aux nouvelles missions déployées telles que Megha-Tropiques au sein de la future constellation GPM (Global Precipitation Measurement), on a accès à un ensemble de systèmes d'observations qui amène à une densité accrue d'observations spatiales. L'estimation quantitative des précipitations n'était possible qu'à l'échelle mensuelle, il est maintenant envisageable d'estimer la pluie par satellite à des échelles de temps de plus en plus fines. Cette thèse s'intéresse aux échelles 1°/1-jour, échelle clé pour les études météorologiques et hydrologiques. Il existe un large spectre de méthodes d'estimations de précipitations par satellite, de qualité inégale. Dans un premier temps, une analyse des produits issus des développements les plus récents montre que leur qualité a atteint un degré suffisant pour être utilisé de manière quantitative aux échelles de temps pertinentes en météorologie. Il apparaît également qu'à ces échelles de temps, il est nécessaire d'utiliser les estimations de cumul de précipitations conjointement avec leurs barres d'erreurs. Une nouvelle méthode d'estimations de précipitations sur l'ensemble de la ceinture tropicale, appelé TAPEER (Tropical Amount of Precipitation with an Estimate of ERrors), est donc développée dans le but d'estimer des cumuls de pluie et leurs erreurs associées à l'échelle 1°/1-jour. Cette approche est fondée sur une méthode de fusion de données de l'imagerie Infrarouge d'une constellation de satellites géostationnaires et d'estimations de taux de pluie issues de radiomètres Micro-ondes d'une constellation de satellites défilant. Des techniques modélisations sont mises en oeuvre afin d'associer une erreur aux cumuls de pluie produits. Une investigation détaillée du bilan d'erreur de la méthode TAPEER montre que les sources principales d'incertitudes sont liées à l'échantillonnage et aux biais systématiques sur les taux de pluie d'intensité moyenne. Une étude sur l'été 2009 révèle l'importance de l'utilisation de la barre d'erreur dans l'analyse de la distribution des pluies, en particulier pour les plus forts cumuls sur la ceinture tropicale
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Guilloteau, Clément. "Approche physico-statistique de la désagrégation des précipitations satellite dans les Tropiques." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30216/document.

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Abstract:
Les précipitations sont un phénomène dont la variabilité s'étend sur une très large gamme d'échelles : de l'échelle millimétrique de la goutte d'eau (échelle microphysique) à l'échelle des circulations atmosphériques globales (échelle synoptique). Il n'existe pas de système unique capable de fournir des observations des précipitations couvrant toutes ces échelles. Les observations satellite sont celles qui actuellement résolvent le plus efficacement les grandes échelles spatiales et temporelles : de la méso-échelle à l'échelle synoptique. Dans cette thèse, nous explorons en zone tropicale les capacités des satellites à résoudre les échelles spatiales de l'ordre de 100km, jusqu'aux échelles kilométriques ; et les échelles temporelles comprises entre 24 heures et 15 minutes (afin de résoudre le cycle diurne). L'approche retenue est physico-statistique. Si les grandes échelles peuvent être résolues par des approches déterministes combinant les mesures de multiples instruments spatiaux, plusieurs facteurs limitent la pertinence des approches déterministes à fine échelle : - Les limites instrumentales en terme de résolution spatiale. - Le nombre d'instruments en orbite qui limite la fréquence d'échantillonnage des mesures. - La nature dynamique de la variabilité fine échelle. En particulier, aux fines échelles, c'est la difficulté à parfaitement localiser les structures précipitantes qui entraine les erreurs d'estimation les plus importantes. L'approche physico-statistique est ici synonyme de déterministe (pour les grandes échelles) et probabiliste (pour les fines échelles). Le premier objectif de cette thèse est de déterminer précisément la limite des échelles qui peuvent être résolues de façon déterministe. L'approche physico-statistique de l'estimation des intensités de précipitation est implémentée dans cette thèse à partir d'une méthode multicapteur déterministe pré-existante : l'algorithme TAPEER, développé dans le cadre de la mission Megha-Tropiques, qui fournit une estimation du cumul pluviométrique journalier à une résolution de 1°. C'est la génération d'ensembles désagrégés par une méthode stochastique multi-échelle qui a été retenue ici. Les ensembles sont contraints par une information fine échelle : un masque de détection des aires précipitantes dérivé des images infrarouge metosat-SG à une résolution de 3km (et avec une image toutes les 15 minutes). La génération d'ensemble permet de caractériser l'incertitude sur l'estimation à travers la dispersion des réalisations de l'ensemble. Chaque réalisation de l'ensemble est générée de façon à reproduire le plus fidèlement possible les propriétés statistiques (distribution de fréquence des intensités, autocorrélation spatiale et temporelle) des véritables champs de précipitation. Ces champs et cette technique ont un apport pour les applications hydrologiques, par exemple pour améliorer le ruissellement lié aux précipitations intenses dans les modèles. Considérer plusieurs réalisations permet de plus d'étudier la propagation des incertitudes à travers un modèle
Rainfall variability involves a wide range of scales: from the millimeter-scale associated with microphysics to the synoptic scale of the global atmospheric circulation. No existing observation system is able to cover all these scales by itself. Satellite-based observation systems are currently the most efficient systems to resolve the large spatial and temporal scales: from mesoscale meteorology to the synoptic scale. This thesis is dedicated to the exploration of satellites ability to resolve spatial scales from 100km to 2km and temporal scales from 24h to 15 min (in order to resolve the diurnal cycle). The chosen approach is both physical and statistical (or deterministic and probabilistic). The idea is that the deterministic approach can resolve the large scales, but several factors limit its relevance when dealing with fine scales: -The limited resolution of the instruments. -The number of orbiting instruments that limits temporal sampling. -The dynamic nature of fine scale variability. At fines scales, most of the errors in rainfall estimation from satellite comes from not perfectly localizing the precipitating cells. The first objective of this thesis is to identify precisely the lowest limit in scale where the deterministic approach is appropriate. The implementation of the physical-statistical approach relies on an existing multisensor estimate of daily precipitation at a 1° resolution: the TAPEER algorithm developed as part of the Megha-Tropiques mission. The chosen method is a hybrid physical disaggregation and stochastic downscaling via a multiscale representation. The result is an ensemble of high-resolution probable realizations of the rain intensity field. The ensemble is constrained by a high resolution rain detection mask derived from meteosat-SG infrared images at 3km resolution (one image every 15 minutes). The uncertainty associated with the final estimation is handled through the ensemble dispersion. Every realization is generated so that its statistical properties (frequency distribution of the intensities, autocorrelation function) mimic those of the true rain field. The generated fields and the proposed technique contribute to hydrological applications for instance by improving the runoff associated to high precipitation rates in models. Using several realizations is a way to study uncertainty propagation through a model
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Basantes-Serrano, Rubén. "Contribution à l’étude de l’évolution des glaciers et du changement climatique dans les Andes équatoriennes depuis les années 1950." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAU009/document.

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Abstract:
Le climat des régions tropicales joue un rôle important dans l'équilibre du système climatique mondial. De ce fait, il apparaît essentiel d'en comprendre le fonctionnement et la variabilité pour appréhender au mieux les effets du changement climatique. Dans les régions tropicales où les projections climatiques montrent un réchauffement important à haute altitude, les glaciers sont les premières victimes de l'augmentation des températures. Mais ils apparaissent également comme des indicateurs précis des variations du climat. Jusqu'à présent, les observations glaciologiques réalisées dans les tropiques internes sur le glacier Antisana 15 ont été utilisées dans de multiples études qui nous ont permis de comprendre les processus physiques qui régissent la fonte des glaciers dans cette région. Cependant ces études n'ont pas pris en compte la représentativité spatiale et temporelle de ces processus à l'échelle de toute la calotte glaciaire. A partir d'observations géodésiques, la présente étude montre l'évaluation spatiale et temporelle de neufs glaciers sur quatre périodes échelonnées durant les cinquante dernières années (1956-2014). Situés sur le cône volcanique de l'Antisana, ces glaciers ont été choisis pour leur orientation et leurs caractéristiques morphologiques. Dans un premier temps, nous avons évalué les observations glaciologiques existantes sur le glacier Antisana15α entre 1995 et 2012. Nos résultats suggèrent la surestimation d'au moins 5 m éq. eau dans le bilan de masse cumulé de ce glacier. Cet excès dans les taux d'ablation est causé par une sous-estimation dans la mesure d'accumulation annuelle, liée à la difficulté à déterminer la couche qui sépare deux années hydrologiques. Dans une deuxième étape, nous analysons les fluctuations géométriques des glaciers : de manière générale il existe une tendance négative avec un taux de perte de -0.5 m éq. eau par an, occasionnant un recul de 38% de la superficie de la calotte glaciaire. Cependant, cette tendance n'est pas régulière. Nous avons mis en évidence un comportement contrasté d'une période à l'autre : certaines caractéristiques attirent l'attention, comme le fait que le bilan de masse soit très déficitaire entre 1956 et 1964 (-1,3 m éq. eau par an) alors que dans une période plus récente (1998 et 2009) les glaciers se trouvent presque en équilibre (-0.2 m éq. eau par an). Durant la période globale, ces glaciers montrent une réponse commune à un signal climatique régional, tandis qu'à l'échelle locale l'exposition aux flux humides combinés aux caractéristiques morpho-topographiques confère un comportement spécifique à chaque glacier. Ce travail est le premier dans les tropiques internes qui détaille la réponse des glaciers face à la variabilité du climat sur plusieurs décennies et qui prend en considération l'influence des facteurs morphologiques sur ce comportement. Cette thèse s'inscrit dans les objectifs scientifiques de l'équipe Great Ice de l'IRD (LMI Great Ice), et participe aux avancées du service de surveillance glaciologique SOERE GLACIOCLIM
Climate of the tropical regions plays an important role in the balance of the global climate system. Consequently, it appears essential to understand its functioning and variability to apprehend at best the effects of climate change. In tropical regions where climate projections show an important warming at high elevations, glaciers are the first victims of the increase in temperature. But they also appear as accurate indicators of climatic variations. Until now, glaciological observations carried out in the inner tropics on Glacier Antisana 15 have been used in multiple studies that helped understand physical processes controlling glacial melt in this region. However, the latter studies have not taken into account the spatial and temporal representativeness of these processes at the scale of the whole ice cap. Based on geodetic observations, the present study shows the spatial and temporal evaluation of nine glaciers during four periods spread over the last fifty years (1956-2014). Situated in the volcanic cone of Antisana, these glaciers were chosen according to their orientation and morphological characteristics. In a first phase, we evaluated existing glaciological observations made on Glacier Antisana 15α between 1995 and 2012. Our results suggest an overestimation of at least 5 m w.e. of the cumulated mass balance of this glacier. This excess in the ablation rate was caused by an underestimation of the annual accumulation measurement, linked to the difficulty of identifying the layer separating two hydrological years. In a second phase, we analysed the geometrical fluctuations of glaciers: generally there is a negative trend with a loss rate of -0.5 w.e. per year, leading to a retreat of 38% of the ice cap surface area. However, this trend is not constant. We highlighted a contrasting behaviour from one period to the other: some characteristics draw attention, such as the fact that the mass balance was very negative between 1956 and 1964 (-1.3 m w.e. per year) when in a more recent period (1998 to 2009) glaciers were nearly at equilibrium (-0.2 m w.e. per year). During this long period, these glaciers showed a common response to a regional climate signal, while at the local scale their exposure to humid fluxes combined to their morpho-topographic characteristics gave a specific behaviour to each glacier. This work is the first focussing on intern tropics that details glacier response to climate variability over several decades and that considers the influence of morphological factors on this behaviour. This PhD thesis is in line with the scientific objectives of the Great Ice team from IRD (LMI Great Ice), as well as the progress of the glaciological monitoring service SOERE GLACIOCLIM
El clima de la región tropical juega un rol importante en el balance del sistema climático global, comprender su funcionamiento y su variabilidad es una de las piezas esenciales para entender los efectos del cambio climático. En la región tropical donde las proyecciones climáticas muestran un importante calentamiento a mayor altitud, los glaciares son las primeras víctimas del aumento de las temperaturas y constituyen también los indicadores más precisos de las variaciones del clima. Hasta ahora, en los trópicos internos, las observaciones glaciológicas realizadas sobre el Glaciar Antisana 15α, han sido utilizadas en múltiples estudios que nos han permitido comprender los procesos físicos que gobiernan el deshielo glaciar en esta región. Sin embargo estos estudios no han considerado la representatividad espacial y temporal de estos procesos a escala de todo el casquete glaciar. El presente estudio muestra, a partir de observaciones geodésicas, la evolución espacial y temporal de nueve glaciares en cuatro periodos comprendidos durante en el último medio siglo (1956-2014). Estos glaciares, ubicados en el cono volcánico del Antisana, fueron escogidos en función a su orientación y sus características morfológicas. En una primera etapa hemos evaluado las observaciones glaciológicas existentes sobre el glaciar Antisana 15α entre 1995 y 2012, nuestros resultados sugieren la subestimación de al menos 5 m de agua en el balance de masa acumulado de este glaciar. Este exceso en las tasas de ablación es causado por una subestimación en la medida de la acumulación anual debido a la dificultad que conlleva la determinación de la capa que limita dos años hidrológicos. En una segunda etapa analizamos las fluctuaciones geométricas de los glaciares entre 1956 y 2014, de manera general existe una tendencia negativa con una tasa de pérdida de -0.5 m de agua al año lo que ha ocasionado un retroceso del 38% de la superficie del casquete glaciar. Sin embargo esta tendencia no es continua. Hemos puesto en evidencia un comportamiento contrastado de un periodo al otro, algunas características que llaman la atención son: el balance muy deficitario entre 1956 et 1964 (-1,3 m de agua / año) y en el periodo más reciente (1998 y 2009) en el cual los glaciares se encuentran casi al equilibrio (-0.2 m de agua / año). En el largo plazo, estos glaciares muestran una respuesta común a los una señal climática regional, mientras que a escala local la exposición a los flujos húmedos en combinación a las características morfo-topográficas otorgan un comportamiento específico a cada glaciar. Este trabajo es el primero en los trópicos internos que detalla la respuesta de los glaciares frente a la variabilidad del clima sobre una perspectiva multi-decenal y que considera la influencia que los factores morfológicos tienen sobre este comportamiento. Esta tesis se enmarca en los objetivos científicos del equipo Great Ice del IRD(LMI Great Ice), así como en los alcances del servicio de monitoreo glaciológico SOERE GLACIOCLIM
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Pangaud, Thomas. "Assimilation des radiances des sondeurs infrarouges hyperspectraux en condition nuageuse : application à des cyclogénèses extratropicales." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/772/.

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Abstract:
L'objectif de cette thèse est de proposer une méthode d'assimilation des observations des sondeurs infrarouges hyperspectraux en condition nuageuse. Ces observations étaient jusqu'à présent rejetées des modèles d'assimilation en raison de la nature complexe des nuages et de leursprocessus non-linéaires évoluant dans des échelles spatio-temporelles généralement inférieures à celle du modèle. L'émergence des techniques variationnelles ainsi que les améliorations réalisées en matière de modélisation nuageuse et de transfert radiatif ont relancé l'intérêt de la communauté scientifique pour l'assimilation des radiances nuageuses. Ces dernières représentent en effet une large majorité des observations des sondeurs hyperspectraux, et particulièrement dans les zones atmosphériques sensibles. La méthode d'assimilation des radiances nuageuses développée ici utilise l'information combinée des schémas de détection du CEPMMT et de caractérisation du CO2-Slicing. Pour être efficace ce schéma d'assimilation nécessite une bonne concordance des performances de détection et de caractérisation des nuages pour les deux algorithmes. La première partie de ce manuscrit a permis de montrer que les deux algorithmes sont capables de détecter de manière fiable les nuages. La bonne concordance des performances obtenues d'un schéma à l'autre justifie par ailleurs leur utilisation conjointe dans une otique d'assimilation des radiances nuageuses. Le schéma d'assimilation développé dans cette étude permet d'augmenter le volume total des observations assimilées de plus de 10% pour AIRS et de plus de 12% pour IASI, les observations supplémentaires étant majoritairement localisées dans les moyennes et hautes latitudes. La prise en compte de l'effet du nuage dans l'opérateur d'observation conduit par ailleurs à une simulation d'observations plus cohérente avec les observations réelles. Les expériences réalisées avec AIRS montrent un impact positif sur les prévisions sans être significatif pour la température,l'humidité et le vent. L'impact est significativement positif pour le géopotentiel. Les expériences préliminaires réalisées pour le sondeur IASI montrent un impact sur les prévisions plus mitigé. La prise en compte des données infrarouges issues des sondeurs hyperspectraux en condition nuageuse améliore la prévisibilité des évènements intenses pour les 2 cas d'étude traités dans ce manuscrit de thèse (tempête méditerranéenne du 26 septembre 2006 et tempête sur la bordure ouest Atlantique du 24 janvier 2009). L'assimilation opérationnelle de ce type de données pourrait ainsi permettre, entre autres, une meilleure gestion des risques et ainsi une prévention des menaces liées à ce type de situations plus efficace
The main goal of this PhD work is to propose an approach to deal with high-spectral-resolution infrared sounders in cloudy conditions. Untill now, these observations were rejected by the data assimilation system due to the complex nature of clouds and to their non-linear processes evolving into spatiotemporal scales lower than those of the model. The emergence of variational techniques as well as improvements achieved in terms of cloud modelisation and radiative transfer revived the interests of the scientific community for the assimilation of cloudy radiances. Indeed most measurements from high-spectral-resolution infrared sounders, and in particular, in atmospheric sensitive regions, are contaminated by clouds. The approach proposed here to deal with cloudy radiances is based on the combined information from the cloud detection algorithm developped by the ECMWF and the CO2-Slicing cloud characterization algorithm. To be efficient, this scheme thus needs a good correspondance in terms of cloud detection between these two algorithms. The fist part of this study demonstrates that these two algorithms are able to detect clouds efficiently. The good correspondance in performances obtained from both algorithms justify their conjoint use to assimilate cloudy radiances. The assimilation scheme developped in this PhD work enables to increase the total amount of assimilated observations by more than 10% for AIRS and by more than 12% for IASI, additional observations are mainly located at mid to high latitudes. In addition, taking into account the cloud effect into the observation operator leads to model equivalents more consistent with true observations. Experiments performed with the AIRS sounder exhibit a positive but not significant impact on forecasts for the temperature, the humidity and the wind. The impact is significantly positive for the geopotential. Preliminary experiments performed with the IASI sounder exhibit a rather mitigated impact. Taking into account cloudy radiances from high-spectral-resolution infrared sounders improves the predictability of intense event for both study cases treated in this work (a mediterrean storm occuring on the 26th of september 2006 and an atlantic storm on the 24th of january 2009). The operational assimilation of this kind of data will certainly enable, among others, a better risk management et thus a more efficient hazard prevention
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Ploton, Pierre. "Amélioration des estimations de biomasse en forêt tropicale : apport de la structure et de l’organisation spatiale des arbres de canopée." Thesis, Paris, AgroParisTech, 2017. http://www.theses.fr/2017AGPT0005.

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Abstract:
Les forêts tropicales séquestrent plus de la moitié du carbone forestier mondial et sont particulièrement menacées par les processus de déforestation et de dégradation, qui représentent la deuxième source d’émissions anthropogéniques de CO2. De fait, les forêts tropicales sont au centre de politiques climatiques internationales (i.e. Reducing emissions from deforestation and forest degradation, REDD) visant à réduire ces émissions. L’initiative REDD repose sur notre capacité à cartographier les stocks de carbone forestier (dynamique spatiale) et à détecter la déforestation et la dégradation (dynamique temporelle) à large échelle spatiale (e.g. nationale, bassin forestier), avec exactitude et précision. Dans ce cadre, la télédétection apparait comme un outil crucial, mais les nombreuses sources d’erreur dans la chaîne de cartographie du carbone font des objectifs du REDD un challenge ambitieux. Dans cette thèse, nous avons évalué les erreurs associées aux estimations de carbone forestier (quantifié au travers de la biomasse épigée, AGB) (1) aux échelles de l’arbre et du peuplement en utilisant un modèle pantropical largement employé et (2) à l’échelle du paysage en utilisant une méthode de télédétection basée sur les caractéristiques texturales d’images optiques à très haute résolution spatiale. Notre objectif général était de mieux comprendre et de réduire l’erreur d’estimation de l’AGB à chaque échelle par une meilleure prise en compte de la structure, de la distribution et de l’organisation spatiale des arbres de canopée.Malgré l’importance des grands arbres dans la dynamique du carbone forestier, ils sont sous-représentés dans les jeux de données destructifs et soumis à un biais de sous-estimation dans le modèle d’AGB pantropical. Nous avons assemblé une base de données pantropicale et étudié l’influence de la forme de l’arbre sur le patron d’erreur du modèle. Nos résultats montrent que la source de biais du modèle est une augmentation de la masse de l’arbre dans la couronne chez les arbres de canopée. Un modèle d’AGB prenant ce phénomène en compte a été proposé. Nous avons aussi propagé le biais du modèle à l’échelle du peuplement et montré que l’interaction entre la structure du peuplement et l’erreur du modèle, qui est souvent négligée, peut en fait être substantielle. Une analyse des propriétés structurelles des couronnes a également été menée au regard des hypothèses de la Théorie Métabolique de l’Ecologie Des déviations ont été observées, notamment à la loi de Léonardo (i.e. principe de conservation des aires), qui, toutes choses égales par ailleurs, pourraient justifier la grande proportion de masse trouvée dans les couronnes des arbres de canopée.Une seconde partie de la thèse porte sur l’extrapolation des estimations d’AGB des parcelles de terrain via les caractéristiques de texture des canopées extraites par transformée de Fourier (i.e. méthode FOTO). Un obstacle majeur au développement d’une méthode d’estimation de l’AGB à large échelle basée sur la texture tient au fait que la relation texture – paramètres de structure du peuplement varie entre types de forêt et régions du monde. Nous avons investigué cette question en simulant des scènes de canopées virtuelles pour 279 parcelles de 1 ha établies dans des types de forêts tropicales contrastés. Nous montrons qu’en complémentant les indices de texture FOTO avec d’autres descripteurs structuraux, notamment sur l’ouverture de la canopée (via une analyse de lacunarité) et l’élancement des arbres (via un proxy bioclimatique), il devrait être possible de développer un cadre d’inversion stable de l’AGB à large échelle. Un premier cas d’étude empirique dans une mosaïque forestière du bassin du Congo a donné des résultats prometteurs.Globalement, ce travail met en évidence le besoin de mieux prendre en compte les patrons de variation de structure de l’arbre (e.g. ontogénétique) et de la forêt afin d’améliorer les modèles génériques d’AGB
Tropical forests store more than half of the world’s forest carbon and are particularly threatened by deforestation and degradation processes, which together represent the second largest source of anthropogenic CO2 emissions. Consequently, tropical forests are the focus of international climate policies (i.e. Reducing emissions from deforestation and forest degradation, REDD) aiming at reducing forestrelated CO2 emissions. The REDD initiative lies on our ability to map forest carbon stocks (i.e. spatial dynamics) and to detect deforestation and degradations (i.e. temporal dynamics) at large spatial scales (e.g. national, forested basin), with accuracy and precision. Remote-sensing is as a key tool for this purpose, but numerous sources of error along the carbon mapping chain makes meeting REDD criteria an outstanding challenge. In the present thesis, we assessed carbon (quantified through aboveground biomass, AGB) estimation error at the tree- and plot-level using a widely used pantropical AGB model, and at the landscape-level using a remote sensing method based on canopy texture features from very high resolution (VHR) optical data. Our objective was to better understand and reduce AGB estimation error at each level using information on large canopy tree structure, distribution and spatial organization.Although large trees disproportionally contributed to forest carbon stock, they are under-represented in destructive datasets and subject to an under-estimation bias with the pantropical AGB model. We destructively sampled 77 very large tropical trees and assembled a large (pantropical) dataset to study how variation in tree form (through crown sizes and crown mass ratio) contributed to this error pattern. We showed that the source of bias in the pantropical model was a systematic increase in the proportion of tree mass allocated to the crown in canopy trees. An alternative AGB model accounting for this phenomenon was proposed. We also propagated the AGB model bias at the plot-level and showed that the interaction between forest structure and model bias, although often overlooked, might in fact be substantial. We further analyzed the structural properties of crown branching networks in light of the assumptions and predictions of the Metabolic Theory of Ecology, which supports the power-form of the pantropical AGB model. Important deviations were observed, notably from Leonardo’s rule (i.e. the principle of area conservation), which, all else being equal, could support the higher proportion of mass in large tree crowns.A second part of the thesis dealt with the extrapolation of field-plot AGB via canopy texture features of VHR optical data. A major barrier for the development of a broad-scale forest carbon monitoring method based on canopy texture is that relationships between canopy texture and stand structure parameters (including AGB) vary among forest types and regions of the world. We investigated this discrepancy using a simulation approach: virtual canopy scenes were generated for 279 1-ha plots distributed on contrasted forest types across the tropics. We showed that complementing FOTO texture with additional descriptors of forest structure, notably on canopy openness (from a lacunarity analysis) and tree slenderness (from a bioclimatic proxy) allows developing a stable inversion frame for forest AGB at large scale. Although the approach we proposed requires further empirical validation, a first case study on a forests mosaic in the Congo basin gave promising results.Overall, this work increased our understanding of mechanisms behind AGB estimation errors at the tree-, plot- and landscape-level. It stresses the need to better account for variation patterns in tree structure (e.g. ontogenetic pattern of carbon allocation) and forest structural organization (across forest types, under different environmental conditions) to improve general AGB models, and in fine our ability to accurately map forest AGB at large scale
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Sabajo, Clifton. "Changements dans l’utilisation des terres et de la couverture terrestre en Asie du sud-est : les effets de la transformation sur les paramètres de la surface en Indonésie." Thesis, Paris, AgroParisTech, 2018. http://www.theses.fr/2018AGPT0005.

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Abstract:
Au cours des dernières décennies, l'Indonésie a connu des transformations spectaculaires des terres avec une expansion des plantations de palmiers à huile au détriment des forêts tropicales. L'Indonésie est actuellement l'une des régions ayant le plus haut taux de transformation de la surface terrestre dans le monde à cause de l'expansion des plantations de palmiers à huile et d'autres agricultures qui remplacent les forêts à grande échelle. Comme la végétation est un modificateur du climat près du sol, ces transformations à grande échelle ont des impacts majeurs sur les variables biophysiques de surface telles que la température de surface, l'albédo, les indices de végétation (NDVI), sur le bilan énergétique de surface et le partitionnement énergétique.Ce travail de thèse vise à quantifier les impacts des changements d’usage des terres en Indonésie sur les variables biophysiques de surface. Pour évaluer ces changements à l'échelle régionale, des données de télédétection sont nécessaires.Étant une variable clé de nombreuses fonctions écologiques, la température de surface (LST) est directement affectée par les changements de la couverture terrestre. Nous avons analysé la LST à partir de la bande thermique d'une image Landsat et produit une carte de température de surface avec une haute résolution (30m) pour les basses terres de la province de Jambi à Sumatra (Indonésie), une région qui a subi de grandes transformations au cours des dernières décennies. La comparaison des LST, albédo, NDVI et évapotranspiration (ET) entre sept différents types de couverture terrestre (forêts, zones urbaines, terres incultes, plantations de palmiers à huile jeunes et matures, plantations d'acacias et de caoutchouc) montre que les forêts ont des températures de surface inférieures à celles des autres types de couvert végétal, ce qui indique un effet de réchauffement local après la conversion des forêts vers des plantations. Les différences de LST atteignaient 10,1 ± 2,6 ºC (moyenne ± écart-type) entre les forêts et les terres déforestées. Les différences de températures de surface s'expliquent par un effet de refroidissement évaporatif des forêts, qui compense l'effet de réchauffement de l'albédo.Basé sur des différences observées dans les variables biophysiques entre les plantations de palmiers à huile jeunes et matures, nous avons analysé trois images Landsat couvrant une chronoséquence de plantations de palmiers à huile pour étudier la dynamique des variables biophysiques de surface pendant le cycle de rotation de 20-25 ans des plantations de palmiers à huile.Nos résultats montrent que les différences entre les plantations de palmiers à huile à différents stades du cycle de rotation du palmier à huile se reflètent dans les différences du bilan énergétique de surface, du partitionnement énergétique et des variables biophysiques. Au cours du cycle de rotation des plantations de palmiers à huile, les différences de température à la surface diminuent graduellement et se rapprochent de zéro autour du stade mature de la plantation de palmiers à huile de 10 ans. Parallèlement, le NDVI augmente et l'albédo diminue à proximité des valeurs typiques des forêts. Le bilan énergétique de surface et le partitionnement énergétique montrent des tendances de développement liés aux variables biophysiques et à l'âge des plantations de palmiers à huile. Les nouvelles plantations et les jeunes plantations (<5 ans) ont un rayonnement net plus faible que les plantations de palmiers à huile matures, mais ont des températures de surface plus élevées que les plantations de palmiers à huile matures. (Suite et fin du résumé dans la thèse)
Over the last decades, Indonesia has experienced dramatic land transformations with an expansion of oil palm plantations at the expense of tropical forests. Indonesia is currently one of the regions with the highest transformation rate of the land surface worldwide related to the expansion of oil palm plantations and other cash crops replacing forests on large scales. As vegetation is a modifier of the climate near the ground these large-scale land transformations have major impacts on surface biophysical variables such as land surface temperature (LST), albedo, vegetation indices (e.g. the normalized difference vegetation index, NDVI), on the surface energy balance and energy partitioning.Despite the large historic land transformation in Indonesia toward oil palm and other cash crops and governmental plans for future expansion, this is the first study so far to quantify the impacts of land transformation on biophysical variables in Indonesia. To assess such changes at regional scale remote sensing data are needed.As a key driver for many ecological functions, LST is directly affected by land cover changes.We analyze LST from the thermal band of a Landsat image and produce a high-resolution surface temperature map (30 m) for the lowlands of the Jambi province in Sumatra (Indonesia), a region which experienced large land transformation towards oil palm and other cash crops over the past decades. The comparison of LST, albedo, NDVI, and evapotranspiration (ET) between seven different land cover types (forest, urban areas, clear cut land, young and mature oil palm plantations, acacia and rubber plantations) shows that forests have lower surface temperatures than the other land cover types, indicating a local warming effect after forest conversion. LST differences were up to 10.1 ± 2.6 ºC (mean ± SD) between forest and clear-cut land. The differences in surface temperatures are explained by an evaporative cooling effect, which offsets an albedo warming effect.Young and mature oil palm plantations differenced in their biophysical. To study the development of surface biophysical variables during the 20 – 25 years rotation cycle of oil palm plantations, we used three Landsat images from the Jambi province in Sumatra/Indonesia covering a chronosequence of oil palm plantations.Our results show that differences between oil palm plantations in different stages of the oil palm rotation cycle are reflected in differences in the surface energy balance, energy partitioning and biophysical variables. During the oil palm plantation lifecycle the surface temperature differences to forest gradually decrease and approach zero around the mature oil palm plantation stage of 10 years. Concurrently, NDVI increases and the albedo decreases approaching typical values of forests. The surface energy balance and energy partitioning show a development patterns related to biophysical variables and the age of the oil palm plantations. Newly established and young plantations (< 5 years) have less net radiation available than mature oil palm plantations, yet have higher surface temperatures than mature oil palm plantations. The changes in biophysical variables, energy balance and energy partitioning during the oil palm rotation cycle can be explained by the previously identified evaporative cooling effect in which the albedo warming effect is offset. A main determinant in this mechanism is the vegetation cover during the different phases in the oil palm rotation cycle. NDVI as a proxy for vegetation cover showed a consistent inverse relation with the LST of different aged oil palm plantations, a trend that is also observed for different land use types in this study. (Last and final summary in the thesis)
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