Projet de recherche T4/DD/33 (Action de recherche T4)
Ce projet correspond aux objectifs du projet «Recherche fondamentale» au sein du programme «Observation Satellitaire de la terre», sous-programme «Changements mondiaux », thème «humidité des sols» (A2).
Le projet actuel est une prolongation du projet TELSAT4 T4/DD/009 «Développement de schémas d’assimilation pour des profils d’humidité des sols en utilisant les données de la télédétection». Au cours de ce projet, une analyse détaillée des données polarimétriques à fréquence multiple, ayant été collectées pendant l’Expérience de Terrain sans Végétation qui s’est tenue au Laboratoire européen de Signature Micro-onde (EMSL), JRC, Italie, a été effectuée de manière à estimer l’exactitude des estimations de l’humidité du sol dérivées par radar dans un grand nombre de conditions de surface (inégalités et taux d’humidité) et de configuration du radar (fréquence, polarisation et angle d’incidence). L’humidité de surface du sol dérivée par radar a alors été utilisée pour actualiser un modèle hydrologique 1-D permettant d’extraire des informations sur le taux d’humidité du profil entier. L’actualisation a été effectuée à l’aide d’un schéma d'assimilation basé sur le concept du filtre Kalman et utilisant le Modèle d’Equation Intégrale comme équation de référence. Au cours de ce projet, des images satellitaires et des données sur terrain ont été collectées pour la zone de captage expérimentale du Zwalmbeek et de ses affluents (Wijlegemse Beek) 19 expéditions sur terrain ont été organisées en 1997-98, avec pour résultat 13 images ERS-2 et 6 images RADARSAT SAR et les données correspondantes sur l’humidité du sol in situ. Une section longue de 350 mètres et perpendiculaire au Wijlegemse Beek a également été installée. Le long de cette section, les profils hebdomadaires de l’humidité du sol dans la zone des racines (jusqu’à une profondeur de 70 cm) ont été mesurés en utilisant des échantillons TDR. Une station pour un profil d’humidité du sol permanent a été installée à un endroit de la section, donnant toutes les 10 minutes des informations sur la variabilité dans le temps des fluctuations de l’humidité.
Le projet étendra les découvertes du T4/DD/009 à l’échelle du captage. Une procédure d'assimilation similaire sera développée. La procédure d’assimilation sera basée sur un modèle hydrologique en 3D, capable de simuler la dynamique de l’humidité du sol dans la zone des racines en tenant compte des forces motrices externes, telles que les pluies et l’évapotranspiration. Un filtre Kalman sera à nouveau utilisé pour actualiser les prédictions du modèle hydrologique chaque fois que des informations sur l’humidité de surface seront disponibles par l’analyse des images SAR. Les équations de référence seront fournies par le Modèle d’Equation Intégral tel qu’appliqué à l’ensemble du captage.
Le résultat escompté de cette recherche est un algorithme solide permettant d’extraire des images radar des informations sur l’humidité du sol dans la zone des racines à l’échelle du captage. La procédure est basée sur une modélisation hydrologique en 3D et un schéma d’assimilation basé sur le concept du filtre Kalman. Si réussi, cet algorithme sera le premier à permettre l’estimation du taux d’humidité du sol dans la zone des racines à l’échelle du captage. Ceci permettra des prévisions améliorées pour la croissance des cultures, les inondations et l’évapotranspiration à l’échelle du captage. Les utilisateurs finaux possibles sont les services agraires, les services hydrologiques et les instituts météorologiques responsables des prévisions météorologiques à long terme.
