Une mission à haute résolution temporelle

TRISHNA (Thermal infraRed Imaging Satellite for High-resolution Natural resource Assessment) est une future mission à haute résolution spatio-temporelle dans l’infrarouge thermique (IRT) étudiée en collaboration entre les agences spatiales française (Cnes et indienne (ISRO) pour un lancement prévu en 2025. Les objectifs scientifiques guidant la définition de la mission sont, par ordre de priorité, le suivi de l’état hydrique et du stress des écosystèmes continentaux ; le suivi des eaux côtières et continentales ; l’urbain ; ainsi que des applications à la Terre solide, la cryosphère et l’atmosphère.

TRISHNA sera positionné sur une orbite polaire à l’altitude 761 km procurant une revisite de 3 passages sur 8 jours avec une couverture globale. L’heure de passage autour de 13h00 LST permet d’acquérir des données thermiques en milieu de journée, mais aussi en milieu de nuit. L’instrument proposera 4 canaux thermiques (8.6 µm, 9.1 µm, 10.4 µm, 11.6 µm) et 6 canaux optiques (485 nm, 555 nm, 650 nm, 860 nm, 1 380 nm, 1 650 nm) avec une résolution spatiale comprise entre 50 m et 60 m pour tous les canaux. La précision requise est de 1k avec un NeDT de 0.2K.
TRISHNA disposera d’un grand champ de vue de 35° pour assurer la couverture globale, ce qui va générer des effets directionnels dont la magnitude a été mesurée in situ jusqu’à 5 °C (forêts) et 10 °C (vignobles, urbain). Dans la zone intertropicale et de mars à octobre, l’une des trois observations successives sera contaminée par le phénomène du hot spot, qui consiste à observer la cible dans la direction d’éclairement. Des modèles paramétriques (Roujean-Lagouarde, RL), 1D (SCOPE) et 3D (DART) sont à l’étude pour s’affranchir au mieux de la contrainte angulaire à partir d’une meilleure maîtrise de l’anisotropie directionnelle dans l’IRT. Les méthodes GWS (Global Split Window) et TES (Temperature Emissivity Separation) permettront d’estimer la température de surface corrigée des effets atmosphérique et des effets d’émissivité.

Graphe polaire montrant l’amplitude du hot spot thermique en bande large pour de l’urbain (haut) et une forêt de pins (bas) et 2 positions solaires. Le signal mesuré (gauche) est comparé au signal simulé avec le modèle RL (droite). (d’après Duffour et al., RSE, 2016)

Un dispositif de recherche structuré

Un groupe de mission scientifique a été structuré en 8 sous-groupes thématiques franco-indiens (Stress des écosystèmes, Littoral-Côtier et Eaux Continentales, Urbain, Cryosphère, Atmosphère, Terre Solide, Cal/Val, Elaboration de Produits). Leurs activités sont multiples et vont de la consolidation des spécifications de mission (variabilité directionnelle, caractérisation de l’impact de la turbulence atmosphérique, estimation de l’émissivité, position et largeur des spectres thermiques) à la définition des produits et leur validation sur des réseaux in situ. Ils assurent enfin le lien avec les partenaires indiens sur chacune des thématiques en particulier au travers d’échanges scientifiques et du montage de projets collaboratifs.

L’objectif in fine est de co-construire les chaînes de traitement futures, d’en dimensionner les postes d’erreur et de les valider, puis de promouvoir l’utilisation et la diffusion des données dans la communauté. A titre d’exemple, un simulateur end-to-end est dans ce but en cours de développement pour la végétation au Cnes avec l’aide du groupe ‘stress des écosystèmes’. 

Jean-Louis Roujean
CNRM 
@J-L.Roujean

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