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Dernière mise à jour : Mai 2018

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TRISHNA

TRISHNA
© CESBIO/CNRS
Equipe MOST

Anisotropie directionnelle de la température de surface mesurée sur Toulouse (15/07/2004, programme CAPITOUL) entre 11:15-11:49 LST (a) et 13:48-14:23 LST (d), et sur un peuplement de pin maritime (site du Bray, 04/09/1996) entre 11:20-11:52 (g) et 12:52-13:36 (j). Les tracés polaires en vis-à-vis sont obtenus avec le modèle simplifié paramétrique RL (Duffour et al., 2016). Les rayons indiquent les directions azimutales de visée, les cercles concentriques les angles zénithaux de visée. L’anisotropie, codée en couleurs, correspond à la différence entre mesures de température en visée oblique et au nadir.

TRISHNA : vers une mission spatiale à haute résolution spatio-temporelle dans l’infrarouge thermique à l’horizon 2024

Contact : Jean-Pierre Lagouarde 

Unité : UMR ISPA 1391

Mots-clés : Evapotranspiration, stress hydrique, gestion de l’eau, hydrologie, télédétection, infrarouge thermique, température de surface, satellite, TRISHNA

Résumé :

Le laboratoire ISPA participe au développement de la mission satellitaire franco-indienne TRISHNA en lien avec leurs agences spatiales respectives CNES et ISRO. Cette mission vise à acquérir dans l’infrarouge thermique des images à haute résolution spatiale (de l’ordre de 50 mètres) et à haute revisite (3 jours). L’objectif premier est le suivi du stress hydrique et de l’évapotranspiration sur la végétation continentale, avec de nombreuses applications attendues dans le domaine de l’agriculture et de l’hydrologie. TRISHNA répondra aussi aux besoins d’autres communautés sur le suivi des zones côtières et des eaux continentales, le suivi des microclimats urbains et trouvera des applications dans le domaine de la géologie. La mission est actuellement en fin de phase A (définition des spécifications) et des études industrielles sont en cours pour définir l’instrument IRT. Le lancement est envisagé à l’horizon 2024.

Contexte et enjeux :

L’INRA milite depuis les années 90 pour le développement d’une mission satellitaire dans l’infrarouge thermique (IRT) dédiée au suivi du stress hydrique et de l’évapotranspiration à l’échelle des parcelles agricoles. Les applications attendues concernent l’irrigation et la gestion de l’eau ainsi que le suivi de la productivité agricole, avec des débouchés in fine sur la qualité de l’eau, la sécurité alimentaire et l’hydrologie. Une telle mission requiert une haute résolution spatiale compatible avec la taille du parcellaire conjuguée à une fréquence d’observation (revisite) élevée imposée par la variabilité temporelle des flux de surface sous l’effet du (i) forçage météorologique et (ii) des apports d’eau par la pluie ou l’irrigation, ainsi que par la nécessité de saisir au mieux les opportunités de journées sans nuages. En s’appuyant sur l’héritage de projets antérieurs conduits avec le CNES (MISTIGRI, [1]) et la NASA (THIRSTY, [2]), un chercheur d’ISPA porte aujourd’hui en tant que responsable scientifique (‘Principal Investigator’) le projet franco-indien CNES-ISRO TRISHNA (Thermal infraRed Imaging Satellite for High-resolution Natural resource Assessment) ([3]). En plus du suivi des conditions hydriques des écosystèmes continentaux une seconde priorité, le suivi des eaux côtières et continentales, a été assignée à la mission. S’y ajoutent des objectifs complémentaires concernant la climatologie urbaine, la géologie, et la cryosphère.

Résultats :

Un travail de recherche sur la physique du signal IRT est mené au laboratoire pour justifier et consolider les spécifications de mission. Des résultats originaux - et conditionnant fortement le design de la mission - ont ainsi été obtenus sur les effets directionnels (voir figure en annexe sur la mise au point d’un modèle paramétrique et sa calibration sur des données disponibles au laboratoire) et l’impact de la turbulence atmosphérique sur la température de surface [4, 5].

trishnaimg

Anisotropie directionnelle de la température de surface mesurée sur Toulouse (15/07/2004, programme CAPITOUL) entre 11:15-11:49 LST (a) et 13:48-14:23 LST (d), et sur un peuplement de pin maritime (site du Bray, 04/09/1996) entre 11:20-11:52 (g) et 12:52-13:36 (j). Les tracés polaires en vis-à-vis sont obtenus avec le modèle simplifié paramétrique RL (Duffour et al., 2016). Les rayons indiquent les directions azimutales de visée, les cercles concentriques les angles zénithaux de visée. L’anisotropie, codée en couleurs, correspond à la différence entre mesures de température en visée oblique et au nadir.

Valorisation :

Les caractéristiques principales de la mission sont aujourd’hui les suivantes : résolution au nadir de 55 m pour une orbite héliosynchrone à 761 km offrant une revisite de 3 jours, avec une heure de passage à 13h00 (solaire). La configuration est de 4 canaux dans l’IRT, et des études industrielles sont en cours pour définir l’instrument placé sous responsabilité française. Un instrument optique développé par l’ISRO fournira 6 bandes complémentaires indispensables. Une plateforme et un lanceur indiens seront utilisés. Les chaînes d’acquisition et de traitement des données seront développées conjointement par les deux partenaires.

Perspectives :

Le lancement est prévu à l’horizon 2024. L’analyse du panorama des missions en vol et l’analyse du contexte programmatique font bien ressortir l’originalité de TRISHNA, seul un autre projet, LSTM (Land Surface Temperature Mission), auquel participe aussi ISPA, étant conduit par l’ESA dans le cadre de la suite du programme Copernicus/Sentinel.

Références bibliographiques :

[1] Lagouarde J.-P. et al., 2013. The MISTIGRI Thermal Infrared project: scientific objectives and mission specifications. Int. J. Remote Sensing, 2013, 34 (9-10), 3437-3466.DOI 10.1080/01431161.2012.716921

[2] Crebassol, P., Lagouarde J.-P., Hook S. (2014). THIRSTY Thermal InfraRed SpaTial System. In 2014 IEEE Geoscience and Remote Sens. Symp., 3021-3024. DOI . 10.1109/IGARSS.2014.6947113

[3] Lagouarde J.-P. et al., 2018. The Indian-French TRISHNA mission : Earth observation in the thermal infrared with high spatio-temporal resolution. 2018 IGARSS, Valencia (Spain), DOI 10.1109/IGARSS.2018.8518720

[4] Duffour C., Lagouarde J.-P., Roujean J.-L. (2016). A two parameter model to simulate thermal infrared directional effects for remote sensing applications. Remote Sensing of Environment186 (2016) 250–261.

[5] Lagouarde J.-P., Irvine M., Dupont S. (2015). Atmospheric turbulence induced errors on measurements of surface temperature from space. Remote Sens. Environ., 168, 40-53.