Albédo de surface Sentinel-2

Albédo de surface Sentinel-2

Description

L’albédo est une variable climatique essentielle (ECV en anglais) définie par le flux d’énergie lumineuse — hémisphérique ou bi-hémisphérique — réfléchi rapporté aux flux incidents. Plusieurs observations angulaires de visée et solaire sont nécessaires pour l’obtenir et des modèles de FDRB (Fonction de Distribution de la Réflectance Bidirectionnelle) sont couramment utilisés pour reconstituer le spectre directionnel complet à partir de quelques observations spatiales. L’intégration spectrale à partir des albédos spectraux Sentinel-2 permet d’estimer l’albédo solaire.

L’albédo est le troisième levier d’atténuation du réchauffement climatique après la réduction des gaz à effet de serre et le stockage du carbone dans le sol. Il met en avant le pouvoir réflecteur des surfaces afin de réduire le stockage de la chaleur. Le projet ALBEDO-prairies, piloté par IDELE (Institut de l’Élevage) et financé par le CASDAR (Compte d’Affectation Spéciale Développement Agricole et Rural) a soutenu le développement d’un produit albédo HR (Haute Résolution) pour montrer l’effet « refroidissant » des prairies. Ensuite, le projet SCO SatBDNB (Banque de Données Nationales du Bâtiment) piloté par le CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) a permis de rendre la méthode opérationnelle et d’assurer une première production nationale. Mieux connaître l’albédo en milieu urbain, c’est aussi mieux connaître les îlots de chaleur urbains (ICU) et ainsi prioriser la réhabilitation des bâtiments.

En jaune, les tuiles d’albédo solaire Sentinel-2 produites.
En jaune, les tuiles d’albédo solaire Sentinel-2 produites.

Données et méthodes

La méthode de calcul de l’albédo se décompose de la façon suivante :

  • Utilisation en entrée des données MAJA issus de la chaîne de détection de nuages et de correction atmosphérique conçue pour produire des réflectances de surface (niveau 2A) à partir d’images satellites orthorectifiées de niveau 1C, ici les images Sentinel-2.
  • Application d’un modèle de FDRB par pixel sur une série temporelle de données Sentinel-2 pour l’intégration directionnelle
  •  Intégration sur le spectre solaire des albédos Sentinel-2 pour les bandes B2, B4, B8A et B11

Il s’agit de l’adaptation d’une méthode développée pour PROBA-V dans le cadre du Copernicus Global Land Service (CGLS) (https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.05.015).

Les produits générés correspondent à un albédo sur la période juin-septembre 2022. Ils sont assortis d’une incertitude qui prend en compte le nombre de données et la diversité de l’échantillonnage angulaire. 

Le produit a déjà été utilisé dans le cadre du projet ALBEDO-prairies pour lequel il a été validé à partir des albédomètres installés sur les prairies.

Validation de l’albédo Sentinel-2 à partir des albédomètres installés sur les stations des fermes expérimentales du projet ALBEDO-prairies

L’albédo sert à évaluer le forçage radiatif négatif des prairies et la conversion en flux de carbone pour compenser les émissions. La suite est le projet CASDAR ALBAATRE (L’ALBédo, un moyen pour Atténuer et s’AdapTer au REchauffement climatique grâce à des Systèmes de culture fourragers destinés à l’élevage des ruminants) à partir de janvier 2024 qui s’intéresse aux espèces les plus résilientes et réfléchissantes.

Le projet SCO SatBDNB aura aussi une suite avec le projet ADEME Surcarto pour le programme « Plus fraîche ma ville » qui s’appuiera sur une production pluriannuelle de l’albédo pour évaluer l’évolution des ICU en France.

Albédo Sentinel-2 THEIA incluant la ville de Toulouse. Juin 2022
Albédo Sentinel-2 pour la tuile 31TCJ incluant la ville de Toulouse, en juin 2022.
Les valeurs oscillent entre 0.12 (pixels sombres) et 0.27 (pixels rouges).

Contact

Jean-Louis Roujean
CESBIO 
@J-L.Roujean

Références

Jean-Louis Roujean, Jonathan Leon-Tavares, Bruno Smets, Patrick Claes, Fernando Camacho De Coca, Jorge Sanchez-Zapero, Surface albedo and toc-r 300 m products from PROBA-V instrument in the framework of Copernicus Global Land Service, Remote Sensing of Environment, Volume 215,
2018, Pages 57-73, ISSN 0034-4257, https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.05.015.

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