Suivi multi-temporel de la concentration de la chlorophylle en ...
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Rapport <strong>de</strong> stage au GRID<br />
<strong>Suivi</strong> <strong>multi</strong>-<strong>temporel</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
<strong>chlorophylle</strong> <strong>en</strong> Méditerranée Ori<strong>en</strong>tale à l’ai<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong> SeaWiFS et <strong>de</strong> Landstat TM<br />
Barbara Weber Décembre 2002<br />
Superviseur Dr. Jean-Michel Jaquet
Mots-clés : Bassin lévantin, couleur <strong>de</strong>s océans, K490, Landsat, Liban,<br />
phytop<strong>la</strong>ncton, SeaDAS, SeaWiFS.<br />
Résumé<br />
Ce travail <strong>de</strong> stage s’inscrit dans le cadre du projet Costal Zone Information System<br />
for Lebanon (CZISL) du GRID <strong>en</strong> part<strong>en</strong>ariat avec le C<strong>en</strong>tre National <strong>de</strong> Télédétection<br />
libanais. Le but <strong>de</strong> ce projet est <strong>la</strong> cartographie <strong>de</strong>s sources terrestres <strong>de</strong> pollution<br />
marine le long <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte libanaise, ainsi que <strong>la</strong> création d’un système d’information pour<br />
<strong>la</strong> zone côtière afin d’<strong>en</strong> assister <strong>la</strong> gestion.<br />
Les données <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> mises <strong>en</strong> re<strong>la</strong>tion avec <strong>de</strong>s<br />
données <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans constitu<strong>en</strong>t un bon moy<strong>en</strong> pour<br />
déterminer les zones pouvant être atteintes par <strong>la</strong> pollution. En effet, <strong>la</strong> croissance du<br />
phytop<strong>la</strong>ncton est limitée par <strong>la</strong> disponibilité <strong>de</strong>s nutrim<strong>en</strong>ts (phosphates, nitrates,<br />
silicates). Ceux-ci se trouv<strong>en</strong>t <strong>de</strong> manière naturelle dans les eaux froi<strong>de</strong>s issues<br />
d’upwellings, mais aussi dans les apports pollutifs terrigènes et anthropiques. Dans le<br />
premier cas, une forte <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> sera liée à une basse température<br />
<strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans, alors qu’aucun li<strong>en</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> sorte ne pourra être mis <strong>en</strong> évi<strong>de</strong>nce<br />
dans le second cas.<br />
L’acquisition et le traitem<strong>en</strong>t d’une tr<strong>en</strong>taine d’images issues du capteur SeaWiFS<br />
(Sea-viewing Wi<strong>de</strong> Field-of-view S<strong>en</strong>sor) à bord du satellite OrbView-2 nous a permis <strong>de</strong><br />
suivre l’évolution <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> dans <strong>la</strong> Méditerranée Ori<strong>en</strong>tale<br />
<strong>en</strong>tre mai 2000 et juin 2001. Les atouts majeurs <strong>de</strong> SeaWiFS sont ses ban<strong>de</strong>s<br />
spectrales dédiées à l’étu<strong>de</strong> particulière <strong>de</strong> <strong>la</strong> couleur <strong>de</strong>s océans, <strong>de</strong>s données<br />
quotidi<strong>en</strong>nes et gratuitem<strong>en</strong>t accessibles par internet ainsi que <strong>la</strong> possibilité <strong>de</strong> les traiter<br />
à l’ai<strong>de</strong> d’un logiciel spécialem<strong>en</strong>t conçu à cet effet, SeaDAS (SeaWiFS Data Analysis<br />
System), lui aussi gratuitem<strong>en</strong>t disponible sur internet. Le point faible <strong>de</strong> ce capteur est<br />
sa résolution maximale <strong>de</strong> 1 km, qui reste re<strong>la</strong>tivem<strong>en</strong>t grossière <strong>en</strong> fonction <strong>de</strong> l’étu<strong>de</strong><br />
effectuée.<br />
Si cette métho<strong>de</strong> s’est avérée efficace pour l’obt<strong>en</strong>tion <strong>de</strong> données <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong><br />
ainsi que d’autres paramètres, elle s’est <strong>en</strong> revanche révélée peu appropriée pour les<br />
données <strong>de</strong> <strong>la</strong> SST, ces <strong>de</strong>rnières étant calculées par un algorithme <strong>de</strong> SeaDAS sur <strong>la</strong><br />
base <strong>de</strong> données moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles issues du capteur AVHRR (Advanced Very<br />
High Resolution Radiometer). Des données ponctuelles concordants avec le mom<strong>en</strong>t <strong>de</strong><br />
l’acquisition <strong>de</strong> celles <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> sont nécessaires pour mettre <strong>en</strong> re<strong>la</strong>tion ces<br />
<strong>de</strong>ux paramètres.<br />
Les résultats obt<strong>en</strong>us mett<strong>en</strong>t <strong>en</strong> évi<strong>de</strong>nce <strong>la</strong> persistance <strong>de</strong> certaines zones <strong>de</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> élevée parsemées tout au long <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte libanaise, plus<br />
particulièrem<strong>en</strong>t dans <strong>la</strong> région <strong>de</strong> Beyrouth et <strong>de</strong> Tripoli, et ce tout au long <strong>de</strong> l’année,<br />
<strong>en</strong> dépit <strong>de</strong>s variations saisonnières <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans. Du fait <strong>de</strong><br />
leur gran<strong>de</strong> taille, ces zones à forte production phytop<strong>la</strong>nctonique sembl<strong>en</strong>t avant tout<br />
liées à <strong>de</strong>s upwellings côtiers. Néanmoins, certains panaches plus petits (dans <strong>la</strong> baie<br />
i
<strong>de</strong> Beyrouth, par exemple) pourrai<strong>en</strong>t être dus à <strong>de</strong>s sources terrigènes <strong>de</strong> nutrim<strong>en</strong>ts<br />
(rejets d’eaux usées, par exemple).<br />
Une comparaison avec les patrons <strong>de</strong> réflectance <strong>de</strong> Landsat TM, limitée pour le<br />
mom<strong>en</strong>t à <strong>la</strong> date du 21 mai 2000, montre que ces <strong>de</strong>rniers sont complexes et difficiles à<br />
interpréter (effets <strong>de</strong> fond et <strong>de</strong> surface).<br />
ii
Keywords : Levantine Basin, ocean color, K490, Landsat, Lebanon, phytop<strong>la</strong>nkton,<br />
SeaDAS, SeaWiFS.<br />
Abstract<br />
The context of this internship work is the GRID’s project Coastal Zone Information<br />
System for Lebanon (CZISL) conducted in col<strong>la</strong>boration with the Lebanese National<br />
C<strong>en</strong>ter for Remote S<strong>en</strong>sing. The aim of this project is to map <strong>la</strong>nd-<strong>de</strong>rived pollution<br />
along the Lebanese coast and to create an information system to assist the coastal zone<br />
managem<strong>en</strong>t.<br />
Corre<strong>la</strong>ting chlorophyll <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> data with Sea Surface Temperature (SST) data<br />
provi<strong>de</strong>s a good way to <strong>de</strong>termine polluted areas. Phytop<strong>la</strong>nkton growth is limited by<br />
nutri<strong>en</strong>ts (phosphates, nitrates, silicates) which can be found in the natural cold-water<br />
upwellings or in the anthropog<strong>en</strong>ic <strong>la</strong>nd sources, such as sewage. Whereas high<br />
chlorophyll <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> would be re<strong>la</strong>ted to a low SST in the former case, there would<br />
be no such corre<strong>la</strong>tion in the <strong>la</strong>tter.<br />
The acquisition and processing of 30 images from SeaWiFS (Sea-viewing Wi<strong>de</strong><br />
Field-of-view S<strong>en</strong>sor) aboard the Orbview-2 p<strong>la</strong>tform allowed the monitoring of the<br />
chlorophyll <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> evolution in the Eastern Mediterranean betwe<strong>en</strong> May 2000 and<br />
June 2001. SeaWiFS major advantages are its spectral bands specially <strong>de</strong>dicated to<br />
ocean color studies, daily and free data accessible through internet and the possibility to<br />
process them with SeaDAS (SeaWiFS Data Analysis System), a software specially<br />
conceived for this purpose and also freely accessible through internet. This s<strong>en</strong>sor weak<br />
point is its 1 km resolution, which is quite low in re<strong>la</strong>tion to the pres<strong>en</strong>t study needs.<br />
This method has proved effici<strong>en</strong>t to obtain chlorophyll and other parameters data, but<br />
not to get SST data. These are calcu<strong>la</strong>ted by an algorithm based on monthly averaged<br />
data from the AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) s<strong>en</strong>sor.<br />
Instantaneous data concordant to the time of chlorophyll data acquisition are ess<strong>en</strong>tial to<br />
corre<strong>la</strong>te these two parameters.<br />
The results show the persist<strong>en</strong>ce of certain high chlorophyll <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> areas<br />
along the Lebanese coast, particu<strong>la</strong>rly in the Beirut and Tripoli regions, during the whole<br />
period of time, in spite of seasonal SST variations. Because of their big size, these high<br />
phytop<strong>la</strong>nktonic productive areas appear to be re<strong>la</strong>ted to coastal upwelling.<br />
Nevertheless, some smaller plumes (in the Beirut bay, for example) could be due to<br />
anthropog<strong>en</strong>ic <strong>la</strong>nd source nutri<strong>en</strong>ts (sewage, for example).<br />
A comparison with the Landsat TM reflectance patterns, for the mom<strong>en</strong>t limited to<br />
the single date of the 21-05-01, reveals that they are complex and difficult to interpret<br />
(surface and bottom water effects).<br />
iii
Table <strong>de</strong>s matières<br />
Résumé.......................................................................................................... i<br />
Abstract.......................................................................................................... iii<br />
Table <strong>de</strong>s matières ........................................................................................ v<br />
Liste <strong>de</strong>s figures............................................................................................. vii<br />
1. Introduction ................................................................................................ 1<br />
1.1. Cadre du stage ....................................................................................... 1<br />
1.2. But du travail........................................................................................... 1<br />
1.3. Situation géographique........................................................................... 2<br />
2. Couleur <strong>de</strong> l’eau et télédétection .............................................................. 3<br />
2.1. Pourquoi s’intéresser au phytop<strong>la</strong>ncton ?.............................................. 3<br />
2.1.1. Le rôle du phytop<strong>la</strong>ncton dans le cycle du carbone.................... 3<br />
2.1.2. L’impact du phytop<strong>la</strong>ncton sur l’écosystème marin .................... 4<br />
2.1.3. Régu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> <strong>la</strong> quantité <strong>de</strong> phytop<strong>la</strong>ncton dans les océans..... 5<br />
2.2. La couleur <strong>de</strong>s océans ........................................................................... 6<br />
2.3. Les capteurs........................................................................................... 7<br />
2.4. SeaWiFS................................................................................................. 12<br />
2.5. MODIS .................................................................................................... 14<br />
3. Acquisition <strong>de</strong>s données............................................................................ 15<br />
3.1. Données SeaWiFS................................................................................. 15<br />
3.2. Données MODIS..................................................................................... 17<br />
3.3. Données Landsat.................................................................................... 18<br />
4. Traitem<strong>en</strong>t..................................................................................................... 19<br />
4.1. Données SeaWiFS................................................................................. 19<br />
4.1.1. Introduction .................................................................................. 19<br />
4.1.2. SeaDAS........................................................................................ 19<br />
4.1.2.1. Traitem<strong>en</strong>t au niveau 2 (level 2 processing)................... 20<br />
4.1.2.2. Traitem<strong>en</strong>t au niveau 3 (level 3 processing)................... 20<br />
4.1.3. ArcView........................................................................................ 21<br />
4.1.3.1. Importation <strong>de</strong>s Images SeaWiFS dans ArcView ........... 21<br />
4.1.3.2. Reprojection <strong>de</strong>s données ............................................... 21<br />
4.1.3.3. Ca<strong>la</strong>ge <strong>de</strong>s grilles ............................................................ 22<br />
4.1.3.4. Lég<strong>en</strong><strong>de</strong>s <strong>de</strong>s grilles ....................................................... 22<br />
4.1.3.5. Découpage <strong>de</strong>s grilles ..................................................... 23<br />
4.1.3.6. Conversion <strong>de</strong>s grilles <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a <strong>en</strong> format .tif 23<br />
4.1.3.7. Réalisation <strong>de</strong> posters ..................................................... 24<br />
4.2. Données MODIS..................................................................................... 24<br />
4.3. Données Landsat.................................................................................... 25<br />
4.3.1. Manipu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s images Landsat dans ArcView........................ 25<br />
4.3.2. Création d’un masque sur les images Landsat........................... 26<br />
v
5. Interprétation................................................................................................ 29<br />
5.1. Données SeaWiFS................................................................................. 29<br />
5.1.1. Conc<strong>en</strong>tration <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a .............................................. 29<br />
5.1.1.1. Conc<strong>en</strong>trations journalières (L2) ..................................... 29<br />
5.1.1.2. Moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles (L3).............................................. 31<br />
5.1.1.3. Moy<strong>en</strong>nes saisonnières (L3)............................................ 32<br />
5.1.1.4. Moy<strong>en</strong>ne annuelle (L3) .................................................... 33<br />
5.1.2. SST .............................................................................................. 35<br />
5.1.3. K 490............................................................................................ 37<br />
5.1.4. L2 Quality F<strong>la</strong>gs ........................................................................... 40<br />
5.1.4.1. Améliorations apportées par les f<strong>la</strong>gs ............................. 45<br />
5.2. Données MODIS..................................................................................... 46<br />
5.3. Données Landsat.................................................................................... 46<br />
6. Conclusions et recommandations............................................................. 49<br />
7. Bibliographie................................................................................................ 51<br />
8. Annexes........................................................................................................ 55<br />
8.1. Description <strong>de</strong>s différ<strong>en</strong>ts niveaux <strong>de</strong> données SeaWiFS..................... 55<br />
8.2. Traitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s images à l’ai<strong>de</strong> du logiciel SeaDAS.............................. 61<br />
8.3. Liste <strong>de</strong>s f<strong>la</strong>gs......................................................................................... 71<br />
8.4. Conversion <strong>de</strong>s grilles <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a <strong>en</strong> format .tif ...................... 73<br />
8.5. Images <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans................................. 77<br />
vi
Liste <strong>de</strong>s figures<br />
Fig. 1.1. Images Landsat <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité et <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong>s eaux <strong>de</strong> surface au<br />
<strong>la</strong>rge <strong>de</strong> Beyrouth................................................................................................. 2<br />
Fig. 2.1. Cycle du carbone ........................................................................... 4<br />
Fig. 3.1. Images browse <strong>de</strong> cinq stations HRPT différ<strong>en</strong>tes........................ 16<br />
Fig. 5.1. Conc<strong>en</strong>trations journalières (niveau 2) ........................... Annexe A3<br />
Fig. 5.2. Conc<strong>en</strong>trations journalières zoomées sur <strong>la</strong> côte libanaise (niveau 2)<br />
......................................................................................... Annexe A3<br />
Fig. 5.3. Moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles, saisonnières et annuelle <strong>de</strong> <strong>la</strong> concetration (niveau<br />
3) ......................................................................................... Annexe A3<br />
Fig. 5.4. Diagrammes saisonniers et annuel : moy<strong>en</strong>ne <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
<strong>chlorophylle</strong> a vs. écart-type............................................................................... 34<br />
Fig. 5.5. Diagrammes saisonniers et annuel : moy<strong>en</strong>ne <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
<strong>chlorophylle</strong> a vs. moy<strong>en</strong>ne du K490 ................................................................. 39<br />
Fig. 5.6. Image du 19-05-01 : <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a, K490, diagramme<br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a vs. K490....................................................... 40<br />
Fig. 5.7. F<strong>la</strong>gs .............................................................................................. 41<br />
Fig. 5.8. F<strong>la</strong>gs <strong>de</strong> <strong>la</strong> bathymétrie et <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité ...................................... 43<br />
Fig. 5.9. Effet <strong>de</strong>s f<strong>la</strong>gs <strong>de</strong> <strong>la</strong> bathymétrie et <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité........................ 45<br />
Fig. 5.10. Comparaison <strong>de</strong>s images SeaWiFS et Landsat........................... 47<br />
Fig. IV.1. Images <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong> <strong>la</strong> surface <strong>de</strong>s océans.................... 78<br />
Liste <strong>de</strong>s tableau<br />
Tableau 2.1. Capteurs pour <strong>la</strong> couleur <strong>de</strong>s océans actifs.............................. 8<br />
Tableau 2.2. Les ban<strong>de</strong>s <strong>de</strong> SeaWiFS et leurs utilités .................................. 12<br />
Tableau 3.1. Images SeaWifs commandées ................................................. 16<br />
Tableau 3.2. Images Modis commandées ..................................................... 18<br />
Tableau 5.1. Similitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong>s images <strong>de</strong> <strong>la</strong> SST ............................................ 36<br />
Tableau II.1 Ban<strong>de</strong>s spectrales <strong>de</strong> SeaWiFS, OCTS & MOS...................... 62<br />
Tableau II.2. Description <strong>de</strong>s produits <strong>de</strong> niveau 2........................................ 62<br />
Tableau II.3. Description <strong>de</strong>s produits <strong>de</strong> niveau 2........................................ 63<br />
Tableau II.4. Liste <strong>de</strong>s f<strong>la</strong>gs............................................................................ 65<br />
vii
1. Introduction<br />
1.1. Cadre du stage<br />
Le sujet <strong>de</strong> ce stage s’inscrit dans le cadre du projet du GRID et du NRSC (National<br />
Remote S<strong>en</strong>sing C<strong>en</strong>ter) libanais, intitulé Costal Zone Information System for Lebanon<br />
(CSISL). Son but est <strong>la</strong> cartographie <strong>de</strong>s sources terrestres <strong>de</strong> pollution marine le long<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong> côte libanaise ainsi que <strong>la</strong> création d’un système d’information afin d’assister <strong>la</strong><br />
gestion <strong>de</strong> <strong>la</strong> zone côtière. Ce projet contribue ainsi à ai<strong>de</strong>r <strong>la</strong> résolution <strong>de</strong> plusieurs<br />
problèmes tels que <strong>la</strong> réduction <strong>de</strong> <strong>la</strong> pollution <strong>de</strong>s eaux côtières, l’amélioration <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
gestion <strong>de</strong> l’accès <strong>de</strong>s p<strong>la</strong>ges au public et le contrôle <strong>de</strong> l’érosion côtière.<br />
Afin <strong>de</strong> repérer les zones <strong>de</strong> pollution marine, une première étu<strong>de</strong> a été m<strong>en</strong>ée sur<br />
une série <strong>de</strong> cinq images issues du satellite Landsat TM dont les ban<strong>de</strong>s 1 à 3<br />
permett<strong>en</strong>t une bonne vision du <strong>de</strong>gré <strong>de</strong> turbidité <strong>de</strong>s eaux côtières libanaises avec une<br />
résolution <strong>de</strong> 30 m, alors que <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> 6 révèle les variations <strong>de</strong> <strong>la</strong> température marine<br />
avec une résolution <strong>de</strong> 60 m. L’utilisation <strong>de</strong>s images satellites <strong>de</strong> Landsat 5 et 7<br />
permet une cartographie re<strong>la</strong>tive <strong>de</strong>s patrons <strong>de</strong> turbidité, sans pouvoir y distinguer les<br />
apports <strong>de</strong>s sédim<strong>en</strong>ts <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion et <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong>. L’interprétation <strong>en</strong> terme <strong>de</strong><br />
pollution terrigène est donc r<strong>en</strong>due délicate.<br />
Pour palier cette difficulté et mettre <strong>en</strong> perspective les informations locales fournes<br />
par Landsat, nous nous sommes tournés vers le capteur SeaWiFS<br />
[http://seawifs.gsfc.nasa.gov/SEAWIFS.html]. Celui-ci, est spécialem<strong>en</strong>t conçu pour une<br />
mesure fiable <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong>.<br />
1.2. But du travail<br />
Après une phase d’appr<strong>en</strong>tissage sur les différ<strong>en</strong>ts capteurs satellitaires et les<br />
informations que l’on peut <strong>en</strong> tirer, <strong>la</strong> recherche et l’aquisition d’une série d’images<br />
satellites prov<strong>en</strong>ant d’un capteur autre que Landsat va permettre l’établissem<strong>en</strong>t d’une<br />
base <strong>de</strong> données <strong>multi</strong>-<strong>temporel</strong>le. Le suivi <strong>de</strong>s anomalies repérées le long <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte<br />
libanaise à partir <strong>de</strong>s images Landsat <strong>de</strong>vrait ai<strong>de</strong>r à <strong>en</strong> déterminer l’origine <strong>en</strong> fonction<br />
<strong>de</strong> leur variation saisonnière. La mise <strong>en</strong> re<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s ces anomalies avec <strong>la</strong> température<br />
<strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans <strong>de</strong>vra aussi permettre d’ai<strong>de</strong>r <strong>la</strong> discrimination d’anomalies<br />
“normales“ ou d’origine anthropique.<br />
Ce travail permettra aussi <strong>de</strong> tester <strong>la</strong> validité du capteur choisi pour l’usage<br />
proposé.<br />
1
De manière plus précise, il s’agit <strong>de</strong> :<br />
- Tester le traitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s images du capteur SeaWIFS par le logiciel<br />
SeaDAS.<br />
- Explorer les outils proposés par SeaDAS, et établissem<strong>en</strong>t d’un<br />
docum<strong>en</strong>t re<strong>la</strong>tif.<br />
- Examiner le li<strong>en</strong> <strong>en</strong>tre <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> et le coeffici<strong>en</strong>t<br />
K 490 dans <strong>la</strong> zone d’étu<strong>de</strong>.<br />
- Effectuer un suivi sur une pério<strong>de</strong> d’un an <strong>de</strong> <strong>la</strong> variation <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> <strong>en</strong> Méditerranée ori<strong>en</strong>tale (bassin<br />
levantin).<br />
- T<strong>en</strong>ter une corré<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> avec <strong>la</strong><br />
température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans.<br />
- Essayer <strong>de</strong> déterminer l’origine <strong>de</strong>s anomalies, anthropique ou<br />
naturelle, par comparaison avec l’imagerie Landsat pour trois dates <strong>en</strong><br />
2000.<br />
1.3. Situation géographique<br />
La zone d’étu<strong>de</strong> porte sur <strong>la</strong> côte<br />
libanaise, plus particulièrem<strong>en</strong>t dans <strong>la</strong><br />
région <strong>de</strong> Beyrouth, où <strong>de</strong>s anomalies <strong>de</strong><br />
turbidité ont été repérées sur les images<br />
Landsat TM (fig. 1.1). Toutefois, une<br />
vision plus globale est aussi prise <strong>en</strong><br />
compte <strong>de</strong> manière à recouvrir toute <strong>la</strong><br />
côte Est <strong>de</strong> <strong>la</strong> mer Méditerranée ainsi<br />
qu’un petite portion <strong>de</strong>s côtes Nord et Sud<br />
avoisinantes.<br />
Fig. 1.1 : Images Landsat montrant les anomalies <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité (gauche) et <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s eaux (droite) dans <strong>la</strong> région <strong>de</strong> Beyrouth (GRID-G<strong>en</strong>eva<br />
Quarterly Bulletin n°2, 2000).<br />
2
2. Couleur <strong>de</strong> l’eau et télédétection<br />
2.1. Pourquoi s’intéresser au phytop<strong>la</strong>ncton ?<br />
Grâce à <strong>la</strong> détection <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> , il est possible d’estimer<br />
<strong>la</strong> productivité primaire, c’est-à-dire <strong>la</strong> quantité <strong>de</strong> carbone intégré par les p<strong>la</strong>ntes sous<br />
forme <strong>de</strong> matière organique lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> photosynthèse chlorophylli<strong>en</strong>ne 1 . De cette<br />
manière, le phytop<strong>la</strong>ncton déti<strong>en</strong>t un rôle important dans le cycle du carbone. En effet, à<br />
une échelle mondiale, le phytop<strong>la</strong>ncton produit au moins <strong>la</strong> moitié <strong>de</strong> l’oxygène que nous<br />
respirons et plus <strong>de</strong> 99.9 % du CO2 incorporé par les organismes vivants tout au long<br />
<strong>de</strong>s temps géologiques sont <strong>en</strong>fouis dans les sédim<strong>en</strong>ts marins. De plus, le<br />
phytop<strong>la</strong>ncton est <strong>la</strong> base <strong>de</strong> toute <strong>la</strong> chaîne alim<strong>en</strong>taire marine; <strong>de</strong>s changem<strong>en</strong>ts dans<br />
sa répartition et/ou son abondance peuv<strong>en</strong>t avoir un impact négatif sur tout l’écosystème<br />
marin. La croissance du phytop<strong>la</strong>ncton nécessite <strong>de</strong> <strong>la</strong> lumière so<strong>la</strong>ire, <strong>de</strong> l’eau, du CO2<br />
et <strong>de</strong>s nutrim<strong>en</strong>ts. C’est ce <strong>de</strong>rnier élém<strong>en</strong>t qui est le facteur limitant <strong>la</strong> croissance du<br />
phytop<strong>la</strong>ncton [1.].<br />
2.1.1. Le rôle du phytop<strong>la</strong>ncton dans le cycle du carbone<br />
La <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> CO2 dans l’atmosphère et celle dans les océans sont <strong>en</strong><br />
équilibre. Lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> photosynthèse, le phytop<strong>la</strong>ncton produit une diminution <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> CO2 dans les eaux océaniques et libère <strong>de</strong> l’oxygène <strong>en</strong> tant que<br />
déchet. Cette diminution a pour conséqu<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> permettre aux océans l’absorption <strong>de</strong><br />
CO2 additionnel prov<strong>en</strong>ant <strong>de</strong> l’atmosphère. De plus, lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> mort du phytop<strong>la</strong>ncton,<br />
ces organismes tomb<strong>en</strong>t vers le fond <strong>de</strong>s océans et sont petit à petit recouverts par<br />
d’autres organismes morts ainsi que <strong>de</strong>s sédim<strong>en</strong>ts. En piégeant le carbone <strong>de</strong> cette<br />
manière, les océans jou<strong>en</strong>t le rôle d’un important puit (fig. 2.1) [2.].<br />
1 La photosynthèse est un phénomène physiologique fondam<strong>en</strong>tal par lequel les végétaux<br />
pourvus <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> fix<strong>en</strong>t, grâce à l’énergie so<strong>la</strong>ire, le carbone du gaz carbonique cont<strong>en</strong>u<br />
dans l’atmosphère pour assurer <strong>la</strong> synthèse <strong>de</strong> molécules organiques, et rejett<strong>en</strong>t <strong>de</strong> l’oxygène.<br />
3
Fig. 2.1 : Cycle du Carbone<br />
(http://SeaWiFS.gsfc.nasa.gov/SEAWIFS/LIVING_OCEAN/TEACHER4.html)<br />
2.1.2. L’impact du phytop<strong>la</strong>ncton sur l’écosystème marin<br />
Si l’on se r<strong>en</strong>d aisém<strong>en</strong>t compte qu’une diminution <strong>de</strong> phytop<strong>la</strong>ncton <strong>en</strong>traînerait<br />
une diminution <strong>de</strong> tous les organismes marins et terrestres dép<strong>en</strong>dants directem<strong>en</strong>t ou<br />
indirectem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> lui, une surabondance <strong>de</strong> phytop<strong>la</strong>ncton peut aussi avoir <strong>de</strong>s<br />
conséqu<strong>en</strong>ces néfastes. En effet, un “bloom“ <strong>de</strong> phytop<strong>la</strong>ncton réduira <strong>la</strong> quantité <strong>de</strong><br />
lumière so<strong>la</strong>ire parv<strong>en</strong>ant au fond <strong>de</strong> l’eau, voire même l’empêchera <strong>de</strong> pénétrer<br />
jusqu’au fond. Ce manque <strong>de</strong> lumière aura pour conséqu<strong>en</strong>ce un déclin massif <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
végétation aquatique submergée, qui constitue elle-même une “pouponnière“ vitale pour<br />
certaines espèces <strong>de</strong> poissons et d’invertébrés dont <strong>la</strong> perte peut provoquer <strong>de</strong> graves<br />
résultats écologiques. De plus, lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> mort <strong>de</strong> ce “bloom“ <strong>de</strong> phytop<strong>la</strong>ncton,<br />
l’accumu<strong>la</strong>tion massive <strong>de</strong> ces organismes <strong>en</strong> décompostition aura pour effet <strong>de</strong><br />
diminuer <strong>la</strong> quantité d’oxygène prés<strong>en</strong>te dans les eaux profon<strong>de</strong>s. La plupart <strong>de</strong>s<br />
organismes marins ayant besoin d’oxygène pour vivre, une telle diminution aura pour<br />
eux <strong>de</strong>s conséqu<strong>en</strong>ces néfastes [3.].<br />
4
2.1.3. Régu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> <strong>la</strong> quantité <strong>de</strong> phytop<strong>la</strong>ncton dans les océans<br />
Ainsi que nous l’avons vu plus haut, le facteur limitant <strong>la</strong> croissance du<br />
phytop<strong>la</strong>ncton est l’abondance <strong>de</strong> nutrim<strong>en</strong>ts (nitrates, phosphates, silicates, …). Ceuxci<br />
se trouv<strong>en</strong>t <strong>en</strong> gran<strong>de</strong> quantité dans les eaux froi<strong>de</strong>s et profon<strong>de</strong>s <strong>de</strong>s océans qui<br />
remont<strong>en</strong>t à <strong>la</strong> surface dans les zones d’upwelling ou dans <strong>de</strong>s courants marins froids.<br />
De cette manière, <strong>la</strong> quantité <strong>de</strong> phytop<strong>la</strong>ncton prés<strong>en</strong>t dans les océans est étroitem<strong>en</strong>t<br />
liée à <strong>la</strong> température <strong>de</strong>s eaux <strong>de</strong> surface. Il existe cep<strong>en</strong>dant d’autres formes d’apport<br />
<strong>de</strong> nutrim<strong>en</strong>t dans les eaux océaniques. Les fleuves et rivières se jetant à <strong>la</strong> mer après<br />
avoir charrié <strong>de</strong> <strong>la</strong> matière <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion lessivée tout au long <strong>de</strong> leur parcours terrestre<br />
<strong>en</strong> font partie. De manière générale, toutes les arrivées d’eaux douces à <strong>la</strong> mer, qu’elles<br />
soi<strong>en</strong>t à l’air libre ou souterraines, sont chargées <strong>de</strong> nutrim<strong>en</strong>ts <strong>de</strong> part leurs parcours<br />
terrestres. Sont comprises dans ce lot les eaux <strong>de</strong> surface ayant lessivé les fertilisants<br />
agricoles, les eaux usées, les jus <strong>de</strong> décharges, … <strong>en</strong> bref, toutes les eaux polluées.<br />
Un <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>s <strong>de</strong> discriminer <strong>en</strong>tre ces différ<strong>en</strong>tes sources <strong>de</strong> nutrim<strong>en</strong>ts possible<br />
est <strong>de</strong> corréler <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> avec <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s<br />
océans. Si les zones <strong>de</strong> forte <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> correspon<strong>de</strong>nt avec <strong>de</strong>s zones <strong>de</strong> basses<br />
températures et si elles sont variables au cours <strong>de</strong>s saisons, il y a <strong>de</strong> fortes chances<br />
pour que cet apport <strong>de</strong> nutrim<strong>en</strong>ts soit naturel. Si, au contraire, les zones <strong>de</strong> fortes<br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>s ne vari<strong>en</strong>t pas au fil <strong>de</strong>s saisons et ne sont pas corré<strong>la</strong>bles avec <strong>la</strong><br />
température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans, il se peut que les nutrim<strong>en</strong>ts soi<strong>en</strong>t d’origine<br />
anthropique. Les apports prov<strong>en</strong>ants <strong>de</strong> cours d’eaux sont eux-mêmes considérés<br />
comme pollutifs. En effet, leurs eaux ont drainé tout un bassin versant <strong>de</strong> fertilisants et<br />
d’eaux usées rejetées dans les rivières. Dans le cas du phosphate, par exemple, <strong>la</strong><br />
portion naturelle est très faible et non-soluble à l’eau. Une fois parv<strong>en</strong>u dans <strong>la</strong> zone<br />
<strong>de</strong>ltaïque, celui-ci va couler vers le fond et sédim<strong>en</strong>ter. Au contraire, le phosphate<br />
d’origine anthropique est hautem<strong>en</strong>t soluble et va <strong>de</strong> cette manière interv<strong>en</strong>ir dans <strong>la</strong><br />
croissance du phytop<strong>la</strong>ncton.<br />
C’est ainsi que l’on compr<strong>en</strong>d mieux pourquoi <strong>la</strong> détection <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>chlorophylle</strong> dans les océans (ainsi que l’estimation <strong>de</strong> <strong>la</strong> production primaire) est<br />
importante. Elle permet d’indiquer les zones <strong>de</strong> forte production biologique, <strong>de</strong> cerner les<br />
limites <strong>en</strong>tre <strong>de</strong>s eaux <strong>de</strong> forte et <strong>de</strong> faible productivité, d’indiquer les régions où <strong>la</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>en</strong> nutrim<strong>en</strong>ts est élevée, <strong>de</strong> visualiser le transport <strong>de</strong>s sédim<strong>en</strong>ts et les<br />
interactions <strong>en</strong>tre les courants (le phytop<strong>la</strong>ncton étant un organisme se <strong>la</strong>issant<br />
passivem<strong>en</strong>t porter par les courants, il est considéré comme marqueur). D’autres<br />
applications à partir <strong>de</strong>s données issues <strong>de</strong> <strong>la</strong> télédétection marine sont <strong>la</strong> recherche sur<br />
les propriétés optiques <strong>de</strong>s océans, <strong>la</strong> surveil<strong>la</strong>nce <strong>de</strong> <strong>la</strong> pollution et <strong>de</strong> l’eutrophisation<br />
côtière, <strong>la</strong> variabilité saisonnière et annuelle, <strong>la</strong> variabilité <strong>de</strong>s courants, le transport<br />
sédim<strong>en</strong>taire à partir <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ltas, l’influ<strong>en</strong>ce régionale <strong>de</strong> El Nino et <strong>de</strong>s moussons, les<br />
recherches pour <strong>la</strong> pêche, <strong>la</strong> corre<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s phénomènes océaniques et <strong>de</strong>s ma<strong>la</strong>dies<br />
infectieuses, <strong>la</strong> resusp<strong>en</strong>sion et le transport <strong>de</strong>s sédim<strong>en</strong>ts par les tempêtes, <strong>la</strong><br />
surveil<strong>la</strong>nce <strong>de</strong>s coraux, … [4.].<br />
5
2.2. La couleur <strong>de</strong>s océans<br />
La couleur <strong>de</strong>s océans est déterminée par les interactions <strong>de</strong> <strong>la</strong> lumière so<strong>la</strong>ire<br />
inci<strong>de</strong>nte avec les substances et les particules prés<strong>en</strong>tes dans l’eau. La matière <strong>en</strong><br />
susp<strong>en</strong>sion est <strong>en</strong> gran<strong>de</strong> partie composée <strong>de</strong> phytop<strong>la</strong>ncton ainsi que <strong>de</strong> particules<br />
inorganiques, <strong>de</strong> substances dissoutes, …. Le phytop<strong>la</strong>ncton est un organisme<br />
photosynthétique cont<strong>en</strong>ant <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong>, un pigm<strong>en</strong>t absorbant <strong>la</strong> lumière dans les<br />
longueur d’on<strong>de</strong>s rouge et bleue et <strong>la</strong> transmettant dans le vert, ce qui explique sa<br />
couleur [5.].<br />
Lorsque <strong>la</strong> lumière so<strong>la</strong>ire illlumine <strong>la</strong> surface <strong>de</strong>s océans, elle est sujette à plusieurs<br />
effets optiques, tels que <strong>la</strong> réflexion et l’absorption <strong>de</strong> <strong>la</strong> lumière. Une partie est<br />
directem<strong>en</strong>t réfléchie (= Sun Glint), mais <strong>la</strong> majeure partie pénètre sous <strong>la</strong> surface <strong>de</strong><br />
l’océan et interfère avec les molécules d’eau et <strong>la</strong> matière <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion r<strong>en</strong>contrées.<br />
L’absorption <strong>de</strong> l’eau élimine <strong>en</strong> premier lieu les longueurs d’on<strong>de</strong>s les plus courtes<br />
(rouge) mais permet <strong>la</strong> transmission <strong>de</strong>s longueurs d’on<strong>de</strong>s les plus longues (bleu), ce<br />
qui explique <strong>la</strong> couleur généralem<strong>en</strong>t bleue <strong>de</strong>s océans. Cette couleur est toutefois<br />
altérée par <strong>la</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> matières <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion organiques, telles que le<br />
phytop<strong>la</strong>ncton vivant, <strong>de</strong> matières <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion minérale, telles que les sédim<strong>en</strong>ts et<br />
les détritus, et <strong>de</strong> matière organique dissoute. Les zones <strong>de</strong>ltaïques constitu<strong>en</strong>t un<br />
exemple d’eaux chargées <strong>de</strong> matières <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion variées dont <strong>la</strong> couleur apparaît<br />
plutôt brune [4.].<br />
L’int<strong>en</strong>sité du rayonnem<strong>en</strong>t émit par <strong>la</strong> surface <strong>de</strong>s océans résultant <strong>de</strong> ces<br />
interactions (water-leaving radiance) est mesuré par <strong>de</strong>s radiomètres dans certaines<br />
longueur d’on<strong>de</strong>s données. Ces mesures peuv<strong>en</strong>t <strong>en</strong>suite être mises <strong>en</strong> re<strong>la</strong>tion avec<br />
les divers constituants <strong>de</strong> <strong>la</strong> colonne d’eau interférant avec <strong>la</strong> lumière visible, tels que <strong>la</strong><br />
<strong>chlorophylle</strong>. La <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> peut par <strong>la</strong> suite être utilisée pour estimer<br />
<strong>la</strong> production primaire qui est <strong>la</strong> quantité <strong>de</strong> matière organique, et donc <strong>de</strong> carbone, fixée<br />
lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> photosynthèse chlorophylli<strong>en</strong>ne.<br />
L’utilisation <strong>de</strong> capteurs p<strong>la</strong>cés <strong>en</strong> orbite autour <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre permet une vue<br />
d’<strong>en</strong>semble globale qu’il serait impossible à obt<strong>en</strong>ir à partir d’un bateau ou d’une<br />
instal<strong>la</strong>tion terrestre. De plus, le passage régulier <strong>de</strong>s satellites au-<strong>de</strong>ssus d’une zone<br />
donnée permet une surveil<strong>la</strong>nce constante et donc le suivi autant spatial que <strong>temporel</strong><br />
d’un phénomène donné. Les buts fondam<strong>en</strong>taux <strong>de</strong> <strong>la</strong> télédétection dans le domaine <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong> couleur <strong>de</strong>s océans sont d’une part <strong>de</strong> mesurer <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> et<br />
d’autre part <strong>de</strong> déterminer avec précision <strong>la</strong> productivité primaire du phytop<strong>la</strong>ncton.<br />
La manière principale <strong>de</strong> déterminer <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> est <strong>de</strong><br />
mesurer <strong>la</strong> quantité <strong>de</strong> lumière absorbée pour une longueur d’on<strong>de</strong> particulière, 443 nm.<br />
Des algorithmes analytiques développés par les chercheurs <strong>en</strong> optique<br />
océanographique permett<strong>en</strong>t <strong>de</strong> convertir ces mesures <strong>en</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong><br />
a. Il existe d’autres molécules <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong>, appelés b, c, d, et e, mais <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong><br />
a prédomine et est <strong>la</strong> plus importante [6.].<br />
6
La mesure <strong>de</strong> <strong>la</strong> fluoresc<strong>en</strong>ce naturelle <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> permet d’évaluer l’état<br />
physiologique du phytop<strong>la</strong>ncton, sa santé, et donc sa capacité a effectuer <strong>la</strong><br />
photosynthèse. Le capteur SeaWiFS, conçu pour une mission globale sur <strong>la</strong> couleur <strong>de</strong>s<br />
océans ne possè<strong>de</strong> pas le canal permettant <strong>de</strong> mesurer <strong>la</strong> fluoresc<strong>en</strong>ce, mais le capteur<br />
MODIS oui (ban<strong>de</strong> 14, à 676.7 nm). Les données <strong>de</strong> SeaWiFS ne permett<strong>en</strong>t que <strong>de</strong><br />
déterminer <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a. Les données <strong>de</strong> MODIS permettront <strong>de</strong><br />
rafiner ces estimations <strong>en</strong> incorporant <strong>de</strong>s données sur l’état physiologique <strong>de</strong>s<br />
producteurs primaires eux-mêmes, le phytop<strong>la</strong>ncton, grâce à <strong>la</strong> fluoresc<strong>en</strong>ce naturelle<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> lors <strong>de</strong> son exposition à <strong>la</strong> lumière [6.].<br />
2.3. Les capteurs<br />
Le capteur CZCS (Coastal Zone Color Scanner) à bord du satellite Nimbus-7<br />
(NASA) fut le premier à acquérir <strong>de</strong>s données sur <strong>la</strong> couleur <strong>de</strong>s océans <strong>de</strong> manière<br />
expérim<strong>en</strong>tale <strong>en</strong>tre 1978 et 1986. En 1996, <strong>la</strong> Japon a <strong>la</strong>ncé le satellite ADEOS avec à<br />
bord les capteurs OCTS (Ocean Color and Temperature Scanner, Japon) et POLDER<br />
(POLarization and Directionnality of the Earth's Reflectances, France), mais cette<br />
mission a pris fin un an plus tard.<br />
Actuellem<strong>en</strong>t, il existe sept capteurs détectant <strong>la</strong> couleur <strong>de</strong>s océans (Ocean Color<br />
S<strong>en</strong>sor) <strong>en</strong> activité (cf. tableau 2.1), auxquels <strong>de</strong>vrai<strong>en</strong>t s’ajouter 4 nouveaux capteurs<br />
dans le futur : OCTS-China (Ocean Color and Temperature Scanner), GLI (Global<br />
Imager, Japon) et POLDER-2 (POLarization and Directionnality of the Earth's<br />
Reflectances, France), tous les trois <strong>en</strong> 2002 et VIIRS (Visible Infrared<br />
Imager/Radiometer Suite, USA) <strong>en</strong> 2005.<br />
Le site internet [7.] http://quercus.art.man.ac.uk/rs/ propose une liste <strong>de</strong> 90<br />
p<strong>la</strong>teformes et capteurs servant à <strong>la</strong> télédétection avec <strong>de</strong>s li<strong>en</strong>s vers les différ<strong>en</strong>ts sites<br />
concernés.<br />
7
SENSOR MOS SeaWiFS MODIS OCI OCM OSMI MERIS<br />
AGENCY DLR (Germany) NASA (USA) NASA (USA) NEC<br />
(Japan)<br />
SATELLITE IRS-P3 (India) OrbView-2<br />
(USA)<br />
OPERATING<br />
DATES<br />
Terra (USA)<br />
Aqua (USA)<br />
3/21/1996- 8/1/1997- 12/18/1999-<br />
(Terra)<br />
5/4/2002-<br />
(Aqua)<br />
ROCSAT-<br />
1<br />
(Taiwan)<br />
ISRO<br />
(India)<br />
IRS-P4<br />
(India)<br />
KARI<br />
(Korea)<br />
KOMPSAT<br />
(Korea)<br />
ESA<br />
(Europe)<br />
ENVISAT-<br />
1 (Europe)<br />
Jan. 1999 5/26/1999 12/20/1999 3/1/2002<br />
SWATH(km) 200 2800 2330 704 1420 800 1150<br />
MAXIMUM<br />
RESOLUTION(m)<br />
OCEAN COLOR<br />
BANDS(nm)<br />
(c<strong>en</strong>ter wavel<strong>en</strong>gth)<br />
EQUATOR<br />
CROSSING TIME<br />
500 1100 1000 360 850 300<br />
408 443 485 520 570 615<br />
650 685 750 757 760.6<br />
763.5 766.5 815 870 945<br />
412 443 490<br />
510 555 670<br />
765 865<br />
412 443 488<br />
531 551 667<br />
678 765 865<br />
noon 10:30am<br />
(Terra)<br />
443 490<br />
510 555<br />
670 865<br />
noon<br />
412.5<br />
442.5 490<br />
510 560<br />
620 665<br />
681.25 705<br />
753.75<br />
760.5 775<br />
865 890<br />
900<br />
8
PRODUCT<br />
LEVELS<br />
FILE<br />
SIZE(Mbytes)<br />
GEOPHYSICAL<br />
PRODUCTS<br />
Level-1B<br />
Level-high<br />
- Lw radiance for band 1<br />
to 8 of MOS-B (408 - 685<br />
nm)<br />
- Water-leaving<br />
reflectance Rw(Lambda)<br />
for channels 1 to 8 of<br />
MOS-B (408 - 685 nm)<br />
- Aerosol optical thickness<br />
tauA, probably for 750 nm<br />
. Angstrom-coeffici<strong>en</strong>t<br />
alpha for extrapo<strong>la</strong>tion of<br />
Level-1A<br />
Level-2<br />
Level-3<br />
20-60 (Level-<br />
1A)<br />
21 (Level-2)<br />
55-250<br />
(Level-3)<br />
- nLw<br />
radiances at<br />
412, 443,<br />
490, 510,<br />
555, and 670<br />
nm<br />
- Chlorophyll<br />
a<br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong><br />
- K(490)<br />
- Angstrom<br />
coeffici<strong>en</strong>t,<br />
1:30pm<br />
(Aqua)<br />
Level-1A<br />
Level-1B<br />
Level-2<br />
Level-3<br />
Level-4<br />
. nLw<br />
radiance 412<br />
to 678 nm<br />
- Aerosol<br />
optical<br />
thickness at<br />
865nm<br />
- Aerosol<br />
mo<strong>de</strong>l<br />
i<strong>de</strong>ntification<br />
#1, 2<br />
Level-0<br />
Level-1A<br />
Level-1B<br />
Level-2<br />
Level-3<br />
Level-1B<br />
Level-2<br />
- nLw<br />
radiance<br />
for all<br />
bands<br />
- Water<br />
vapor<br />
cont<strong>en</strong>t<br />
- Algal<br />
pigm<strong>en</strong>t I,<br />
II<br />
9
tauA "CZCS"-pigm<strong>en</strong>t 510-865 nm<br />
- Epsilon of<br />
aerosol<br />
correction at<br />
765 and 865<br />
nm<br />
- Aerosol<br />
optical<br />
thickness at<br />
865nm<br />
#1, 2<br />
- Epsilon of<br />
clear water<br />
aerosol<br />
correction at<br />
531, 667 nm<br />
- Chlorophyll<br />
a +<br />
pheopigm<strong>en</strong>t<br />
- Chlorophyl<strong>la</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong><br />
- Total<br />
pigm<strong>en</strong>t<br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong><br />
- Total<br />
absorption<br />
coeffici<strong>en</strong>t at<br />
412,443,488<br />
531,551nm<br />
More…..<br />
FORMAT HDF HDF-EOS<br />
DATA CENTER MOS instrum<strong>en</strong>t team at<br />
Andreas.Neumann@dlr.<strong>de</strong><br />
or Thomas.Walzel@dlr.<strong>de</strong><br />
GES DAAC GES DAAC<br />
EDG<br />
OCI-<br />
SDDC<br />
(Taiwan)<br />
-<br />
Susp<strong>en</strong><strong>de</strong>d<br />
matter &<br />
Yellow<br />
substance<br />
- PAR<br />
- Aerosol<br />
optical<br />
thickness<br />
& epsilon<br />
factor<br />
ESA<br />
10
ACCESS<br />
STATUS<br />
Restricted Restricted op<strong>en</strong> op<strong>en</strong><br />
Tableau 2.1 : liste <strong>de</strong>s capteurs actifs fournissant <strong>de</strong>s données sur <strong>la</strong> couleur <strong>de</strong> océans et <strong>de</strong> leurs caractéristiques [8.]<br />
(http://daac.gsfc.nasa.gov/oceancolor/oc_s<strong>en</strong>sors.html ).<br />
MOS : Modu<strong>la</strong>r Optoelectronic Scanner<br />
SeaWiFS : Sea-viewing Wi<strong>de</strong> Field-of-view S<strong>en</strong>sor<br />
MODIS : Mo<strong>de</strong>rate Resolution Imaging Spectroradiometer<br />
OCI : Ocean Color Imager<br />
OCM : Ocean Color Monitor<br />
OSMI : Ocean Scanning Multispectral Imager<br />
MERIS : Medium Resolution Imaging Spectrometer<br />
11
2.4. SeaWiFS<br />
Le choix du capteur s’est porté sur SeaWiFS pour plusieurs raison. D’une part, ce<br />
capteur a été tout particulièrem<strong>en</strong>t développé (sur <strong>la</strong> base <strong>de</strong> son prédécesseur CZCS)<br />
pour fournir <strong>de</strong>s données océanographiques et d’autre part, l’accessibilité et <strong>la</strong> gratuité<br />
<strong>de</strong>s données, ainsi que <strong>la</strong> possibilité <strong>de</strong> les traiter soi-même à l’ai<strong>de</strong> d’un logiciel<br />
spécialem<strong>en</strong>t conçu à cet effet par <strong>la</strong> NASA, SeaDAS, le r<strong>en</strong><strong>de</strong>nt très attrayant. De plus,<br />
SeaDAS est égalem<strong>en</strong>t gratuitem<strong>en</strong>t téléchargeable à partir d’internet. Ainsi, un <strong>de</strong>s<br />
buts <strong>de</strong> ce travail est aussi <strong>de</strong> se familiariser et d’explorer les outils offerts par ce<br />
logiciel. La résolution spatiale <strong>de</strong> SeaWiFS est <strong>de</strong> 1km et <strong>la</strong> fréqu<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> ses passages<br />
au-<strong>de</strong>ssus d’une zone donnée est quotidi<strong>en</strong>ne. Ce capteur permet ainsi un bon suivi <strong>de</strong><br />
l’évolution <strong>de</strong>s paramètres traités à une re<strong>la</strong>tivem<strong>en</strong>t gran<strong>de</strong> échelle.<br />
Les ban<strong>de</strong>s <strong>de</strong> SeaWiFS et leur utilité sont reportées dans le tableau 2.2.<br />
Ban<strong>de</strong> Longueur<br />
(nm)<br />
d’on<strong>de</strong> c<strong>en</strong>trale Usage<br />
1 412 (violet) Matière organique dissoute (incl. Gelbstoff)<br />
2 443 (bleu) Absorption <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong><br />
3 490 (bleu-vert) Absorption <strong>de</strong>s pigm<strong>en</strong>ts (cas 2), K 490<br />
4 510 (bleu-vert) Absorption <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong><br />
5 555 (vert) Pigm<strong>en</strong>ts, propriétés optiques, sédim<strong>en</strong>ts<br />
6 670 (rouge) Corrections atmosphériques<br />
7 765 (proche infra-rouge) Corr. atmosphériques, radiance <strong>de</strong>s aérosols<br />
8 865 (proche infra-rouge) Corr. atmosphériques, radiance <strong>de</strong>s aérosols<br />
Tableau 2.2 : les différ<strong>en</strong>tes ban<strong>de</strong>s <strong>de</strong> SeaWiFS et leurs utilités (modifié <strong>de</strong> [9.]<br />
http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/OCDST/SeaWiFS_readme.html)<br />
Notes :<br />
- Les ban<strong>de</strong>s 1 à 6 sont <strong>la</strong>rges <strong>de</strong> 20 nm alors que les ban<strong>de</strong>s 7 et 8 ont<br />
une <strong>la</strong>rgeur <strong>de</strong> 40 nm.<br />
- Le Gelbstoff (substances jaunes) décrit <strong>la</strong> matière organique amorphe<br />
<strong>de</strong> grand poids molécu<strong>la</strong>ire. Il absorbe fortem<strong>en</strong>t dans <strong>la</strong> région bleue<br />
du spectre.<br />
- Les termes Cas 1 et Cas 2 se réfèr<strong>en</strong>t à un type d’eau défini par ses<br />
caractérisques optiques. Les eaux du Cas 1 sont les eaux c<strong>la</strong>ires <strong>de</strong>s<br />
mers ouvertes alors que le Cas 2 caractérise généralem<strong>en</strong>t les zones<br />
côtières où les eaux sont plus turbi<strong>de</strong>s et sujettes à une plus gran<strong>de</strong><br />
productivité.<br />
- K 490 est le coeffici<strong>en</strong>t d’atténuation diffuse à 490 nm, une mesure <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong> c<strong>la</strong>rté optique.<br />
12
Les données <strong>de</strong> SeaWiFS sont accessibles sous <strong>la</strong> forme <strong>de</strong> plusieurs produits<br />
divisés <strong>en</strong> différ<strong>en</strong>ts niveaux.<br />
Les fichiers <strong>de</strong> données <strong>de</strong> niveau 1A (Level 1A LAC (Local Area Coverage))<br />
conti<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t les données brutes <strong>de</strong> radiance pour chacune <strong>de</strong>s 8 ban<strong>de</strong>s du capteur, <strong>de</strong>s<br />
données <strong>de</strong> calibration et <strong>de</strong> navigation ainsi que <strong>de</strong>s données sur <strong>la</strong> télémétrie <strong>de</strong>s<br />
instrum<strong>en</strong>t et <strong>de</strong> <strong>la</strong> p<strong>la</strong>te-forme satellitaire. La résolution est <strong>de</strong> 1.13 km au nadir. Elles<br />
sont disponible au travers <strong>de</strong>s stations au sol HRPT (High Resolution Picture<br />
Transmission). Les données <strong>de</strong> niveaux 1A GAC (Level 1A GAC (Global Area<br />
Coverage)) sont constituées d’un rééchantillonnage <strong>de</strong>s données 1A LAC pr<strong>en</strong>ant <strong>en</strong><br />
compte une donnée sur 4. La résolution spatiale se voit alors diminuée à 4.5 km au<br />
nadir.<br />
Les données <strong>de</strong> niveau 2 (Level 2 GAC) sont un produit dérivé <strong>de</strong>s fichier L1A<br />
cont<strong>en</strong>ant <strong>de</strong>s valeurs géophysiques. Ces produits sont :<br />
- <strong>la</strong> radiance normalisée quittant l’eau (normalized water-leaving<br />
radiances) pour les ban<strong>de</strong>s 412, 443, 490, 510, 555 et 670<br />
- <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> a<br />
- le coeffici<strong>en</strong>t d’atténuation diffuse K 490<br />
- le coeffici<strong>en</strong>t d’Angström à 510-865 nm (Angstrom coeffici<strong>en</strong>t)<br />
- l’epsilon <strong>de</strong> correction aérosol à 765 et 865 nm<br />
- l’épaisseur optique <strong>de</strong>s aérosols à 865 nm.<br />
Une liste plus détaillée <strong>de</strong> ces produits est donnée dans l’annexe II.<br />
Le niveau 3 (level 3 binned data) consiste <strong>en</strong> <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>nes issues <strong>de</strong>s valeurs<br />
géophysiques <strong>de</strong> niveau 2. Ces moy<strong>en</strong>nes peuv<strong>en</strong>t être soit journalières,<br />
hebdomadaires, m<strong>en</strong>suelles ou annuelles.<br />
Une <strong>de</strong>scription plus détaillées <strong>de</strong>s différ<strong>en</strong>ts niveaux <strong>de</strong> produits est proposée dans<br />
l’annexe I.<br />
Dans le cadre <strong>de</strong> ce travail, ce sont les données <strong>de</strong> niveau L1A LAC qui nous<br />
intéress<strong>en</strong>t à partir <strong>de</strong>squelles nous avons effectué le traitem<strong>en</strong>t sur les images<br />
sélectionnées à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> SeaDAS afin d’obt<strong>en</strong>ir les paramètres choisis.<br />
2.5. MODIS<br />
Dans le but d’établir une corré<strong>la</strong>tion <strong>en</strong>tre <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> a et <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong> <strong>la</strong> mer (SST), le choix s’est porté sur le capteur MODIS<br />
(Terra), dont le produit MOD 28 (niveau 2) propose <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s<br />
océans avec une résolution <strong>de</strong> 1 km. Le choix <strong>de</strong> MODIS/Terra s’impose par rapport à<br />
MODIS/Aqua dont les données océaniques ne sont pas <strong>en</strong>core disponibles. En effet,<br />
13
Aqua a été mis <strong>en</strong> orbite au mois <strong>de</strong> mai 2002 alors que Terra a été <strong>la</strong>ncé <strong>en</strong> décembre<br />
1999. Ce <strong>de</strong>rnier est <strong>en</strong> mesure <strong>de</strong> fournir <strong>de</strong>s données correspondant aux dates<br />
choisies pour toutes les images SeaWiFS. Tout comme pour ce <strong>de</strong>rnier, les données<br />
sont accessibles via internet et gratuites elles aussi. D’autres capteurs propos<strong>en</strong>t aussi<br />
le paramètre SST, mais pour certains, les données ne sont pas aussi facilem<strong>en</strong>t<br />
accessibles que celles <strong>de</strong> MODIS, ce qui a favorisé le choix <strong>de</strong> ce <strong>de</strong>rnier.<br />
2.6. Landsat 7 Thematic Mapper<br />
Le capteur Landsat 7 TM propose <strong>de</strong>s images <strong>de</strong> haute résolution (30 m), mais<br />
prises dans <strong>de</strong> <strong>la</strong>rges ban<strong>de</strong>s spectrales. S’il est possible <strong>de</strong> déterminer <strong>la</strong> couleur <strong>de</strong>s<br />
océans à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> ces ban<strong>de</strong>s, elles ne permett<strong>en</strong>t pas une une détermination plus<br />
spécifique, comme c’est le cas pour SeaWiFS. Les passages <strong>de</strong> Landsat ne sont pas<br />
aussi fréqu<strong>en</strong>ts que ceux <strong>de</strong> SeaWiFS, <strong>la</strong> fréqu<strong>en</strong>ce étant <strong>de</strong> 16 jours, et les données ne<br />
sont pas accessibles gratuitem<strong>en</strong>t.<br />
14
3. Acquisition <strong>de</strong>s données<br />
Afin d’étudier <strong>la</strong> variabilité dans le temps et l’espace <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>chlorophylle</strong> et <strong>de</strong> déterminer sa re<strong>la</strong>tion avec <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans,<br />
nous avons sélectionné un certain nombre d’images SeaWiFS. Sur <strong>la</strong> base <strong>de</strong> ces<br />
<strong>de</strong>rnières, <strong>de</strong>s images MODIS correspondantes ont été commandées dans un second<br />
temps.<br />
3.1. Données SeaWiFS<br />
Site <strong>de</strong> comman<strong>de</strong> <strong>de</strong>s images SeaWiFS :<br />
[10] http://daac.gsfc.nasa.gov/<br />
Après inscription <strong>de</strong> l’acquéreur d’images, différ<strong>en</strong>ts types <strong>de</strong> données sont<br />
disponibles au travers <strong>de</strong> ce site, qui propose <strong>de</strong>s données brutes ou <strong>de</strong>s données déjà<br />
traitées. Dans le cadre <strong>de</strong> ce travail, les données <strong>de</strong> type L1A sont celles qui nous<br />
intéress<strong>en</strong>t (cf. Annexe I). Il s’agit <strong>de</strong> données <strong>de</strong> radiances brutes dans chacune <strong>de</strong>s 8<br />
ban<strong>de</strong>s dont <strong>la</strong> résolution spatiale est <strong>de</strong> 1.1 km au nadir, c’est-à-dire <strong>la</strong> résolution <strong>la</strong><br />
plus fine qu’il est possible d’avoir pour les images SeaWiFS. Ces données sont<br />
accessibles au travers <strong>de</strong> diverses stations terrestres réparties à <strong>la</strong> surface du globe, les<br />
stations HRTP (High Resolution Picture Transmission).<br />
Ce site permet <strong>de</strong> visualiser une imagette (browse file) (fig. 3.1) <strong>de</strong>s images<br />
SeaWiFS, ce qui a pour avantage <strong>de</strong> permettre <strong>la</strong> sélection <strong>de</strong>s données <strong>en</strong> fonction <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong> couverture nuageuse, <strong>de</strong> l’ext<strong>en</strong>sion et <strong>de</strong> <strong>la</strong> distortion spatiale ainsi que <strong>de</strong>s<br />
parasites. Les images commandées sont <strong>en</strong>voyées via ftp sous forme d’archives zipées<br />
cont<strong>en</strong>ant <strong>de</strong>s fichiers <strong>de</strong> données auxiliaires (fichiers météorologiques, d’ozone et <strong>de</strong><br />
calibration du capteur) <strong>en</strong> plus <strong>de</strong> l’image SeaWiFS à proprem<strong>en</strong>t parler.<br />
Les données acquises (cf. Tableau 3.1) sont réparties sur une année al<strong>la</strong>nt du mois<br />
<strong>de</strong> juin 2000 au mois <strong>de</strong> juin 2001, à raison <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux images par mois <strong>en</strong> moy<strong>en</strong>ne. Pour<br />
le mois <strong>de</strong> février, une seule image <strong>de</strong> qualité acceptable a pu être trouvée. Lorsque<br />
c’était possible, <strong>de</strong>s images SeaWiFS ont aussi été commandée <strong>de</strong> manière à<br />
correspondre aux images Landsat déjà <strong>en</strong> notre possession (cf. § 3.3). Les principales<br />
stations HRPT ayant fourni <strong>de</strong>s images sont : HOMA, HROM, HNEG, HMSC et HSPZ<br />
(fig. 3.1). Le tableau 3.1 donne une liste complète <strong>de</strong>s images SeaWiFS acquises.<br />
15
Fig. 3.1 : Images Browse issues <strong>de</strong> cinq stations HRPT différ<strong>en</strong>tes : a) 26-10-99,<br />
HSPZ ; b) 02-09-00, HOMA ; c) 22-06-00, HROM ; d) 13-06-01, HSMC ; e) 22-06-01,<br />
HNEG.<br />
Dates Images SeaWiFS Nom Images Landsat<br />
10/9/97 / Oui<br />
26/10/99 S1999299102331.L1A_HSPZ 9299 Oui<br />
14/01/00 / 014 Oui<br />
21/05/00 S2000142095852.L1A_HNEG 142 Oui<br />
1/6/00 S2000153094552.L1A_HOMA 153<br />
15/06/00 S2000167100056.L1A_HROM 167<br />
22/06/00 S2000174100930.L1A_HROM 174 Oui<br />
5/7/00 S2000187094555.L1A_HNEG 187<br />
26/07/00 S2000208101138.L1A_HROM 208<br />
4/8/00 S2000217100925.L1A_HROM 217<br />
29/08/00 S2000242101145.L1A_HROM 242<br />
2/9/00 S2000246095324.L1A_HOMA 246<br />
23/09/00 S2000267101251.L1A_HROM 267<br />
2/10/00 S2000276100916.L1A_HROM 276<br />
18/10/00 S2000292101242.L1A_HROM 292<br />
5/11/00 S2000310100401.L1A_HROM 310<br />
16/11/00 S2000321094711.L1A_HNEG 321<br />
5/12/00 S2000340101935.L1A_HROM 340<br />
16
28/12/00 S2000363102623.L1A_HROM 363<br />
15/01/01 S2001015101246.L1A_HROM 1015<br />
31/01/01 S2001031101136.L1A_HROM 1031<br />
11/2/01 S2001042095220.L1A_HNEG 1042<br />
4/3/01 S2001063100852.L1A_HNEG 1063<br />
27/03/01 S2001086101120.L1A_HROM 1086<br />
9/4/01 S2001099093822.L1A_HNEG 1099<br />
26/04/01 S2001116101704.L1A_HROM 1116<br />
5/5/01 S2001125101208.L1A_HMSC 1125<br />
19/05/01 S2001139101602.L1A_HROM 1139<br />
28/05/01 S2001148100620.L1A_HROM 1148<br />
8/6/01 S2001159094425.L1A_HNEG 1159<br />
13/06/01 S2001164095853.L1A_HMSC 1164<br />
22/06/01 S2001173095128.L1A_HNEG 1173<br />
Tableau 3.1 : Liste <strong>de</strong>s images SeaWiFS commandées<br />
Remarque : Pour une comman<strong>de</strong> importante d’images, il vaut mieux <strong>la</strong> réaliser <strong>en</strong><br />
plusieurs petites comman<strong>de</strong>s cont<strong>en</strong>ant chancune 3 ou 4 images plutôt qu’<strong>en</strong> une seule<br />
fois. De cette manière, les images parvi<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t plus rapi<strong>de</strong>m<strong>en</strong>t à <strong>de</strong>stination (dans les<br />
24 heures suivantes).<br />
3.2. Données MODIS<br />
Sites <strong>de</strong> comman<strong>de</strong> <strong>de</strong>s images MODIS :<br />
[11] http://daac.gsfc.nasa.gov/data/dataset/MODIS/in<strong>de</strong>x.html<br />
[12] (http://redhook.gsfc.nasa.gov/~imswww/pub/imswelcome/ )<br />
Ce site [11] permet <strong>de</strong> séléctionner les images que l’on veut acquérir <strong>en</strong> spécifiant<br />
<strong>la</strong> date et les coordonnées <strong>en</strong> <strong>la</strong>titu<strong>de</strong> et longitu<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> zone sur <strong>la</strong>quelle se porte notre<br />
intérêt. Malheureusem<strong>en</strong>t, il ne permet pas <strong>de</strong> visualiser une imagette avant <strong>la</strong><br />
comman<strong>de</strong>, <strong>la</strong> r<strong>en</strong>dant plus hasar<strong>de</strong>use du fait qu’il n’est pas possible <strong>de</strong> vérifier<br />
l’ext<strong>en</strong>sion spatiale <strong>de</strong> l’image proposée, sa qualité ou sa couverture nuageuse. En effet,<br />
<strong>en</strong> dépit du fait que les images sont choisies <strong>en</strong> fonction <strong>de</strong>s images SeaWiFS, l’heure<br />
d’acquisition n’est pas <strong>la</strong> même et <strong>en</strong> l’espace <strong>de</strong> quelques heures à peine, <strong>la</strong><br />
couverture nuageuse peut déjà s’être modifiée <strong>de</strong> manière à dissimuler <strong>la</strong> zone d’étu<strong>de</strong>.<br />
Les données proposées peuv<strong>en</strong>t être diurnes ou nocturnes. Quelques images <strong>de</strong> jour <strong>de</strong><br />
MODIS ont été toutefois acquises dans un premier temps, à titre d’essai (cf. Tableau<br />
3.2). Le site [12] permet aussi d’acquérir <strong>de</strong>s images MODIS, mais il est plus compliqué<br />
à utiliser et ne permet pas non plus <strong>la</strong> visualisation <strong>de</strong>s données avant <strong>la</strong> comman<strong>de</strong>.<br />
Une fois les images commandées, celles-ci sont livrées via ftp.<br />
17
Dates Images MODIS<br />
MOD28L2A2000310.0745.004.2002167001057<br />
MOD28L2A2000310.0750.004.2002167001131<br />
05-11-00<br />
MOD28L2A2000310.0925.004.2002167003836<br />
MOD28L2A2000310.0930.004.2002167003854<br />
MOD28L2A2000310.1100.004.2002167005553<br />
MOD28L2A2001125.0800.004.2002189113418<br />
MOD28L2A2001125.0800.004.2002189113418<br />
05-05-01<br />
MOD28L2A2001125.0805.004.2002189113422<br />
MOD28L2A2001125.0940.004.2002189114011<br />
MOD28L2A2001125.0945.004.2002189114135<br />
MOD28L2A2001139.0810.004.2002191033113<br />
MOD28L2A2001139.0815.004.2002191014251<br />
19-05-01<br />
MOD28L2A2001139.0820.004.2002191014428<br />
MOD28L2A2001139.0950.004.2002191015829<br />
MOD28L2A2001139.0955.004.2002191015452<br />
Tableau 3.2 : Images MODIS commandées<br />
3.3. Données Landsat 7 Thematic Mapper<br />
Des images Landsat 7 TM <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte libanaise sont déjà <strong>en</strong> notre possession pour<br />
les dates suivantes :<br />
- 10-09-97 : 174/036 & 174/037, Landsat 5<br />
- 26-10-99 : n° L71174036_03619991026 & L71174037_03719991026<br />
- 14-01-00 : n° L71174036_03620000114 & L71174037_03720000114<br />
- 21-05-00 : n° L71174037_03720000521<br />
- 22-06-00 : n° L71174037_03720002622<br />
18
4. Traitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s données<br />
4.1. Données SeaWiFS<br />
4.1.1. Introduction<br />
Les images SeaWiFS sont livrées dans le format .hdf (Hierarchical DataFormat),<br />
[13] avec <strong>de</strong>s fichiers <strong>de</strong> données auxilliaires : <strong>de</strong>ux fichiers cont<strong>en</strong>ant <strong>de</strong>s relevés<br />
météorologiques effectués l’un à 06h00 et l’autre à 12h00 (l’heure <strong>de</strong> passage <strong>de</strong><br />
SeaWiFS au-<strong>de</strong>ssus <strong>de</strong> <strong>la</strong> zone concernée étant généralem<strong>en</strong>t comprise <strong>en</strong>tre 08h00 et<br />
10h00) un fichier cont<strong>en</strong>ant <strong>de</strong>s données sur l’ozone atmosphérique relevées à 12h00 et<br />
un fichier cont<strong>en</strong>ant une table <strong>de</strong> calibration <strong>de</strong>s capteurs <strong>de</strong> SeaWiFS.<br />
Lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> première phase <strong>de</strong> traitem<strong>en</strong>t, le logiciel SeaDAS a été employé afin <strong>de</strong><br />
créer <strong>de</strong>s produits <strong>de</strong> niveau 2 (L 2) cont<strong>en</strong>ant i) <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> a, ii) le<br />
coeffici<strong>en</strong>t d’atténuation diffuse à 490 nm, K 490 (cf. § 5.1.3), iii) <strong>la</strong> température <strong>de</strong><br />
surface <strong>de</strong>s océans et iv) les f<strong>la</strong>gs. Ces images ont par <strong>la</strong> suite été reprojetées dans le<br />
système Mercator Transverse (Transverse Mercator) puis <strong>en</strong>registrées sous forme <strong>de</strong><br />
données ASCII afin <strong>de</strong> pouvoir les importer dans le logiciel ArcView. Une secon<strong>de</strong><br />
phase <strong>de</strong> traitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s données sous SeaDAS a permis d’obt<strong>en</strong>ir <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>nes<br />
(produits <strong>de</strong> niveau 3, L3) sur <strong>la</strong> base <strong>de</strong>s produits <strong>de</strong> niveau 2.<br />
A l’ai<strong>de</strong> d’ArcView, ces images ont par <strong>la</strong> suite été réarrangées (reprojection,<br />
rotation, trans<strong>la</strong>tion) <strong>de</strong> manière à obt<strong>en</strong>ir un format commun aux données SeaWiFS et<br />
aux données Landsat afin <strong>de</strong> les faire correspondre.<br />
4.1.2. SeaDAS<br />
SeaDAS (SeaWiFS Data Analysis System) est un logiciel qui a été développé par <strong>la</strong><br />
NASA pour visualiser, traiter, analyser et contrôler <strong>la</strong> qualité <strong>de</strong> tous les produits <strong>de</strong><br />
SeaWiFS, ainsi que <strong>de</strong>s produits issus <strong>de</strong> ADEOS / OCTS (Advanced Earth Observing<br />
Satellite / Ocean Color and Temperature Scanner, Japon), MOS (Modu<strong>la</strong>r<br />
Optoelectronic Scanner, Allemagne) et CSCZ (Coastal Zone Color Scanner, NASA). Il<br />
permet aussi <strong>la</strong> visualisation <strong>de</strong>s produits “océaniques” <strong>de</strong> MODIS (Mo<strong>de</strong>rate Resolution<br />
Imaging Spectroradiometer, NASA), ainsi que <strong>de</strong>s fichiers cont<strong>en</strong>ant <strong>la</strong> température <strong>de</strong><br />
surface <strong>de</strong>s océans <strong>de</strong> AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer, NOAA)<br />
[14].<br />
Les manipu<strong>la</strong>tions effectuées sous SeaDAS sont décrites <strong>de</strong> manière plus détaillée<br />
avec complém<strong>en</strong>ts d’information sur SeaDAS et m<strong>en</strong>tion <strong>de</strong>s paramètres utilisés dans<br />
l’Annexe II.<br />
19
4.1.2.1. Traitem<strong>en</strong>t au niveau 2 (Level 2 processing)<br />
Il est possible <strong>de</strong> traiter les données L1A pour obt<strong>en</strong>ir <strong>de</strong>s produits <strong>de</strong> niveau L1B,<br />
L2, L3 Binned, Browse, …. Lors d’une première étape, les images ont été traitées afin<br />
d’obt<strong>en</strong>ir <strong>de</strong>s produits <strong>de</strong> niveau L2 tels que <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> a (Chlor_a),<br />
le coeffici<strong>en</strong>t d’att<strong>en</strong>uation diffuse à 490 nm (K 490, cf. § 5.1.3) ainsi que <strong>la</strong> température<br />
<strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans (SST – Sea Surface Temperature). Lors <strong>de</strong> cette opération, un<br />
fichier complém<strong>en</strong>taire est créé cont<strong>en</strong>ant <strong>de</strong>s informations sur <strong>la</strong> qualité <strong>de</strong>s pixels <strong>de</strong><br />
l’image (L2 Quality F<strong>la</strong>gs, cf. § 5.1.4). Le choix <strong>de</strong> ces quatres produits dép<strong>en</strong>d <strong>de</strong><br />
l’étu<strong>de</strong> m<strong>en</strong>ée, mais <strong>la</strong> liste <strong>de</strong> produits réalisables par SeaDAS est <strong>en</strong> realité bi<strong>en</strong> plus<br />
longue (cf. Annexe II).<br />
Pour une visualisation purem<strong>en</strong>t esthétique <strong>de</strong> l’image <strong>de</strong> niveau L1A, une petite<br />
imagette (Browse) (fig. 3.1) <strong>en</strong> “presque vraies couleurs” (Near true-color) à partir <strong>de</strong>s<br />
ban<strong>de</strong>s 6, 5 et 1 a égalem<strong>en</strong>t été créée. Celle-ci permet <strong>de</strong> se r<strong>en</strong>dre compte <strong>de</strong> l’état<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong> masse nuageuse, par exemple, ou d’autres caractéristiques <strong>de</strong> l’image.<br />
Toutes les images SeaWiFS commandées ne sont pas issues <strong>de</strong> <strong>la</strong> même station<br />
HRPT et ne montr<strong>en</strong>t par conséqu<strong>en</strong>t pas le même champ <strong>de</strong> vision. Afin d’obt<strong>en</strong>ir une<br />
uniformité dans les données, <strong>la</strong> secon<strong>de</strong> étape a consisté <strong>en</strong> <strong>la</strong> reprojection <strong>de</strong>s produits<br />
<strong>de</strong> niveau L2 <strong>en</strong> projection Transverse Mercator, c<strong>en</strong>trée sur le méridi<strong>en</strong> 33° Est.<br />
Pour pouvoir par <strong>la</strong> suite les importer dans ArcView, toutes ces images ont été<br />
sauvées sous forme <strong>de</strong> fichiers ASCII. Une version .tif a égalem<strong>en</strong>t été sauvée afin <strong>de</strong><br />
pouvoir <strong>la</strong> visionner directem<strong>en</strong>t dans SeaDAS, si besoin est, plutôt que <strong>de</strong> <strong>de</strong>voir<br />
reprojeter les images et redéfinir <strong>la</strong> palette <strong>de</strong> couleur ainsi que l’échelle à chaques fois,<br />
celles-ci n’étant pas automatiquem<strong>en</strong>t sauvées par SeaDAS. De telles images ne<br />
permett<strong>en</strong>t toutefois pas <strong>la</strong> lecture ou <strong>la</strong> manipu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s données.<br />
4.1.2.2. Traitem<strong>en</strong>t au niveau 3 (Level 3 processing)<br />
Après une nouvelle étape <strong>de</strong> traitem<strong>en</strong>t à partir <strong>de</strong>s données L2 précé<strong>de</strong>mm<strong>en</strong>t<br />
générées, nous obt<strong>en</strong>ons <strong>de</strong>s produits <strong>de</strong> troisième niveau L3, constitués <strong>de</strong> moy<strong>en</strong>nes<br />
spatiales et <strong>temporel</strong>les (space bin et time bin). Il est nécessaire d’opérer <strong>en</strong> premier lieu<br />
le space bin, qui traite les données <strong>de</strong> manière à ce qu’elles se trouv<strong>en</strong>t toutes sous <strong>la</strong><br />
forme <strong>de</strong> grilles d’aires égales avant d’opérer le time bin, qui permet <strong>de</strong> créer <strong>de</strong>s<br />
fichiers sous forme <strong>de</strong> grilles à partir <strong>de</strong> <strong>la</strong> “sommation” (summation) d’un nombre<br />
indéfini <strong>de</strong> fichiers <strong>de</strong> niveau L3 space bin. Les pério<strong>de</strong>s habituelles <strong>de</strong> time bin sont <strong>de</strong><br />
1 jour, 8 jours ( = 1 “semaine”), 1 mois ou 1 an pour les données <strong>de</strong> niveau 3<br />
accessibles via internet. Toutefois, SeaDAS permet <strong>de</strong> produire <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>nes<br />
<strong>temporel</strong>les <strong>de</strong> quelque longueur que ce soit [15].<br />
20
Les produits que nous avons obt<strong>en</strong>us par le traitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s données au niveau 3<br />
sont :<br />
- Chlorophylle a : Moy<strong>en</strong>ne, variance, écart-type<br />
- K 490 : Moy<strong>en</strong>ne, variance, écart-type<br />
- SST : Moy<strong>en</strong>ne, variance, écart-type<br />
- Rapport Chlor a/K 490 : Moy<strong>en</strong>ne , variance, écart-type<br />
Le space bin a été effectué sur toutes les données <strong>de</strong> niveau 2 avant <strong>de</strong> servir à <strong>la</strong><br />
production <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>nes <strong>temporel</strong>les (time bin). Celles-ci ont été effectuées <strong>de</strong> manière<br />
à obt<strong>en</strong>ir <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles, saisonnières et annuelle (cf. fig. 5.3).<br />
4.1.3. ArcView<br />
4.1.3.1. Importation <strong>de</strong>s images SeaWiFS dans ArcView<br />
Une fois les images SeaWiFS sauvées sous <strong>la</strong> forme <strong>de</strong> fichiers ASCII à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
fonction “output/data/ascii” dans SeaDAS, il est possible <strong>de</strong> les importer dans ArcView.<br />
Toutefois, pour ce faire, il faut ajouter un <strong>en</strong>-tête (hea<strong>de</strong>r) au début <strong>de</strong>s fichiers ASCII,<br />
cont<strong>en</strong>ant les dim<strong>en</strong>sions <strong>de</strong> l’images, <strong>la</strong> coordonnée d’origine, <strong>la</strong> taille <strong>de</strong>s cellules et <strong>la</strong><br />
valeur attribuée aux zones sans données. Pour tous les fichiers traités, l’<strong>en</strong>-tête,<br />
invariablem<strong>en</strong>t le même du fait que toutes les images ont été reprojetée selon les<br />
mêmes paramètres (cf. Annexe II), est le suivant :<br />
ncols 800<br />
nrows 800<br />
xllcorner 29.00<br />
yllcorner 29.94<br />
cellsize 0.01<br />
nodata_value -32767<br />
Lors <strong>de</strong> l’importation <strong>de</strong>s données ASCII dans ArcView, bi<strong>en</strong> spécifier que l’on ne<br />
veut pas les données sous forme <strong>de</strong> nombre <strong>en</strong>tier (integer).<br />
4.1.3.2. Reprojection <strong>de</strong>s données<br />
Une fois <strong>la</strong> grille affichée, <strong>la</strong> secon<strong>de</strong> étape consiste <strong>en</strong> <strong>la</strong> reprojection <strong>de</strong>s données<br />
sous forme UTM, zone 36. Cette opération s’effectue à l’ai<strong>de</strong> d’une ext<strong>en</strong>sion <strong>de</strong><br />
ArcView, “Projector!”, téléchargée au préa<strong>la</strong>ble à partir du site internet <strong>de</strong> Esri [16, 17].<br />
Afin <strong>de</strong> ne pas avoir à spécifier le type <strong>de</strong> projection d’<strong>en</strong>trée (input projection), les<br />
21
unités <strong>de</strong> <strong>la</strong> vue à partir <strong>de</strong> <strong>la</strong>quelle va s’effectuer cette reprojection doiv<strong>en</strong>t être <strong>en</strong><br />
<strong>de</strong>grés décimaux pour les unités <strong>de</strong> <strong>la</strong> carte et <strong>en</strong> miles pour les unités <strong>de</strong> distance (map<br />
units= <strong>de</strong>cimal <strong>de</strong>grees, distances units= miles).<br />
ArcView conti<strong>en</strong>t quelques fichiers .shp (shapefiles) dans sa base <strong>de</strong> données, dont<br />
un <strong>en</strong> particulier permettant <strong>de</strong> visualiser les limites <strong>de</strong>s pays <strong>de</strong> tous les contin<strong>en</strong>ts<br />
(d:\esri\esridata\world\cntry92.shp). Ce fichier est utilisé pour le ca<strong>la</strong>ge <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte<br />
ori<strong>en</strong>tale méditerrané<strong>en</strong>ne avec les images <strong>de</strong> SeaWiFS ainsi que celles <strong>de</strong> Landsat.<br />
Afin <strong>de</strong> l’utiliser, il convi<strong>en</strong>t auparavant <strong>de</strong> le reprojeter lui aussi dans le système UTM,<br />
zone 36. Pour que cette opération soit réalisable, il faut d’abord convertir le fichier<br />
shapefile <strong>en</strong> fichier grille, le projeter <strong>en</strong> UTM 36 puis le reconvertir <strong>en</strong> fichier shapefile.<br />
Afin <strong>de</strong> gagner un peu <strong>de</strong> précision, <strong>la</strong> côte libanaise uniquem<strong>en</strong>t a été digitalisée sur <strong>la</strong><br />
base <strong>de</strong>s meilleures images SeaWiFS (côte dégagée, libre <strong>de</strong> nuages).<br />
4.1.3.3. Ca<strong>la</strong>ge <strong>de</strong>s grilles<br />
Afin <strong>de</strong> superposer les grilles <strong>de</strong> <strong>la</strong> manière <strong>la</strong> plus rigoureuse possible, l’une d’<strong>en</strong>tre<br />
elle a été calée sur <strong>la</strong> côte est méditerranné<strong>en</strong>ne (cntry92.shp <strong>en</strong> UTM 36) à l’ai<strong>de</strong><br />
d’opération <strong>de</strong> rotation et <strong>de</strong> trans<strong>la</strong>tion. Une fois les paramètres déterminés <strong>de</strong> manière<br />
expérim<strong>en</strong>tale, par tâtonnem<strong>en</strong>t et par mesures <strong>de</strong> l’emp<strong>la</strong>cem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> points repères, ils<br />
ont été appliqués à toutes les images. Ces opérations ont été réalisées à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
l’ext<strong>en</strong>sion ”Grid Transformation Tools”.<br />
Les paramètres utilisés sont les suivants :<br />
Rotation <strong>de</strong> 1.5° (s<strong>en</strong>s horaire) <strong>en</strong> spécifiant interpo<strong>la</strong>tion bilinéaire comme<br />
métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> rééchantillonnage (resampling method : bilinear interpo<strong>la</strong>tion)<br />
Trans<strong>la</strong>tion vers <strong>la</strong> nouvelle origine : {123768.68 ;3298645.48} <strong>en</strong><br />
concervant <strong>la</strong> taille <strong>de</strong>s cellules d’origine (1111.95).<br />
4.1.3.4. Lég<strong>en</strong><strong>de</strong>s <strong>de</strong>s grilles<br />
Afin <strong>de</strong> bi<strong>en</strong> visualiser les informations cont<strong>en</strong>ues dans les grilles, il convi<strong>en</strong>t <strong>de</strong> les<br />
afficher avec une palette <strong>de</strong> couleurs appropriées. Celles-ci ont donc été créées puis<br />
sauvées sous ArcView <strong>de</strong> manière a pouvoir les rappeler à chaque fois que ce<strong>la</strong> s’avère<br />
nécessaire. Pour <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a, une seule et unique palette a été réalisée<br />
(essai_c<strong>la</strong>.avl), commune à toutes les images <strong>de</strong> manière à pouvoir les comparer <strong>en</strong>tre<br />
elles. Par contre, pour ce qui est <strong>de</strong>s images <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans,<br />
une palette spécifique a été créée pour chacune d’<strong>en</strong>tre elles <strong>de</strong> manière à faire ressortir<br />
au maximum le schéma <strong>de</strong> <strong>la</strong> distribution <strong>de</strong> ces températures. Il va <strong>de</strong> soi qu’avec <strong>de</strong><br />
telles palettes, les images ne sont pas directem<strong>en</strong>t comparables et qu’il faut t<strong>en</strong>ir<br />
compte <strong>de</strong>s lég<strong>en</strong><strong>de</strong>s indiquées.<br />
22
C’est à cette étape du traitem<strong>en</strong>t que nous avons pu nous r<strong>en</strong>dre compte <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
similitu<strong>de</strong> <strong>de</strong> certaines images SST <strong>en</strong>tre elles, révé<strong>la</strong>nt qu’elles ont été réalisées sur <strong>la</strong><br />
base <strong>de</strong> moy<strong>en</strong>nes. Etant dès lors moins intéressantes, le traitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> ces données<br />
n’a pas été poursuivi (cf. § 5.1.2).<br />
4.1.3.5. Découpage <strong>de</strong>s grilles<br />
Avant <strong>de</strong> continuer à manipuler ces grilles, leur taille a été réduite <strong>de</strong> manière à<br />
obt<strong>en</strong>ir <strong>de</strong>s fichiers plus petits. Une zone a été définie par l’intermédiaire d’un rectangle<br />
(graphique), qui a servi <strong>de</strong> limite <strong>de</strong> découpage à toutes les images. Cette opération a<br />
pu être réalisée à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> l’ext<strong>en</strong>sion ”Grid Analyst” (fonction extract theme using<br />
selected graphics).<br />
4.1.3.6. Conversion <strong>de</strong>s grilles <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a <strong>en</strong> format .tif<br />
Le problème posé par une telle conversion est que nous avons <strong>de</strong>s grilles dont les<br />
informations se trouv<strong>en</strong>t sous forme <strong>de</strong> nombre décimal, alors que le format .tif est<br />
constitué <strong>de</strong> nombres <strong>en</strong>tiers sur 256 niveaux (0 à 255). Afin <strong>de</strong> gar<strong>de</strong>r une équival<strong>en</strong>ce<br />
<strong>en</strong>tre <strong>la</strong> grille et le fichier .tif généré, il est nécessaire <strong>de</strong> modifier <strong>la</strong> première afin <strong>de</strong><br />
l’adapter au format du second.<br />
La valeur <strong>de</strong> –1 a été attribuée par SeaDAS aux zones masquées par les nuages<br />
ainsi qu’aux zones terrestres. Pourtant, <strong>en</strong> bal<strong>la</strong>dant le curseur sur ces zones, on peut<br />
se r<strong>en</strong>dre compte <strong>de</strong> l’exist<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> certaines valeurs négatives comprises <strong>en</strong>tre 0 et –1<br />
(-0.3782, par exemple). Il faut donc dans un premier temps effectuer un tri afin<br />
d’assigner <strong>la</strong> même valeur à tous les pixels qui ne représ<strong>en</strong>t<strong>en</strong>t pas <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a<br />
avant <strong>de</strong> se débrouiller pour ram<strong>en</strong>er les nombres décimaux à <strong>de</strong>s nombre <strong>en</strong>tiers.<br />
Pour <strong>la</strong> conversion <strong>de</strong>s grilles, les opérations décrites ci-<strong>de</strong>ssous ont été effectuées.<br />
Elles sont plus détaillées dans l’annexe IV.<br />
a) Ram<strong>en</strong>er les valeurs négatives comprises <strong>en</strong>tre 0 et –1 à l’unique valeur –1 :<br />
b) Remp<strong>la</strong>cer les nombres décimaux par <strong>de</strong>s nombres <strong>en</strong>tiers.<br />
c) Remp<strong>la</strong>cer toutes les valeurs supérieures à 254 par <strong>la</strong> valeur <strong>de</strong> 254 afin<br />
d’obt<strong>en</strong>ir une grille sur 256 niveaux (0 à 254 + (-99)) (cette opération est <strong>la</strong><br />
même que celle effectuée sous le point a).<br />
Les grilles résultantes rempliss<strong>en</strong>t les conditions suivantes :<br />
1. La valeur –99 correspond aux zones terrestres ainsi qu’aux zones masquées<br />
par les nuages. Il n’existe pas <strong>de</strong> valeur comprise <strong>en</strong>tre –99 et 0.<br />
2. Les grilles conti<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s nombres <strong>en</strong>tiers répartis sur 256 niveaux (<strong>de</strong> 0 à 254<br />
= 255 niveaux + (-99) = 256 niveaux).<br />
23
3. Les pixels dont <strong>la</strong> valeur était supérieure à 254 ont été ram<strong>en</strong>és à 254.<br />
La fonction Grid to Image Converter <strong>de</strong> l’ext<strong>en</strong>sion ”Image Conversion-<br />
Georefer<strong>en</strong>cing” [16, 17] <strong>de</strong> ArcView permet <strong>de</strong> procé<strong>de</strong>r à l’étape suivante, <strong>la</strong><br />
conversion <strong>de</strong>s ces nouvelles grilles <strong>en</strong> fichiers .tif à proprem<strong>en</strong>t parler (cf. annexe IV).<br />
Les images .tif ainsi obt<strong>en</strong>ues sont composées <strong>de</strong> 3 ban<strong>de</strong>s (RGB). Afin <strong>de</strong> réduire<br />
leurs tailles, il est possible <strong>de</strong> convertir ces trois ban<strong>de</strong>s <strong>en</strong> une seule à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> Adobe<br />
Photoshop (cf. annexe IV).<br />
4.1.3.7. Réalisation <strong>de</strong> posters<br />
Les images obt<strong>en</strong>ues lors <strong>de</strong> l’étape précé<strong>de</strong>nte ont été mises sous forme <strong>de</strong><br />
poster, à l’ai<strong>de</strong> d’Adobe Illustrator 10 (cf. fig. 5.1, 5.2, 5.3 et § 5.1.1).<br />
4.2. Données MODIS<br />
Les images MODIS sont <strong>en</strong>voyées par ftp <strong>en</strong> format .hdf (Hierarchical Data Format),<br />
qui est le format standard <strong>de</strong> données <strong>de</strong> Goddard EOSDIS ainsi que du projet<br />
SeaWiFS. Des logiciels permettant <strong>la</strong> manipu<strong>la</strong>tion et <strong>la</strong> conversion <strong>de</strong> ces données sont<br />
accessibles au travers du site [18], sur lequel on trouve aussi plus d’informations au sujet<br />
du format HDF. Parmi les produits proposés sur ce site, le logiciel HDFView a été<br />
téléchargé afin <strong>de</strong> visionner les images [19].<br />
Une nouvelle constation, révélée par <strong>la</strong> visualisation <strong>de</strong> ces images, a été qu’elles<br />
ne correspon<strong>de</strong>nt pas forcém<strong>en</strong>t au champ <strong>de</strong> vue <strong>de</strong>s images SeaWiFS, malgré <strong>la</strong><br />
sélection spatiale lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> comman<strong>de</strong>, <strong>la</strong> zone d’étu<strong>de</strong> pouvant être répartie sur<br />
plusieurs images ou être incomplète.<br />
Afin <strong>de</strong> pouvoir travailler avec ces images dans le logiciel ArcView, il est nécessaire<br />
<strong>de</strong> changer leur format <strong>de</strong> .hdf <strong>en</strong> .geotiff. A cet effet, un autre logiciel permettant <strong>la</strong><br />
conversion <strong>de</strong>s fichiers .hdf <strong>en</strong> fichiers .geotiff, <strong>en</strong> fichiers binaires non-standards (Nonstandard<br />
binary) ou <strong>en</strong> grilles <strong>de</strong> format HDF-EOS (HDF-EOS grid formats), Hegtool, a<br />
dû être téléchargé à partir du site internet [20]. Malheureusem<strong>en</strong>t, pour une raison<br />
inconnue, celui-ci n’a jamais fonctionné et les images-test <strong>de</strong> MODIS n’ont donc pas pu<br />
être converties <strong>en</strong> .geotiff.<br />
Une autre alternative pour visionner ces images est proposée par le logiciel<br />
SeaDAS (cf. § 4.1.2), dont une <strong>de</strong>s fonctions permet l’affichage d’images issues <strong>de</strong><br />
MODIS. En théorie… car <strong>en</strong> pratique, ces images n’ont jamais pu être ouvertes sous<br />
SeaDAS.<br />
Devant tant <strong>de</strong> difficultés, le problème a mom<strong>en</strong>taném<strong>en</strong>t été mis <strong>de</strong> côté.<br />
24
4.3. Données Landsat<br />
Cinq images Landsat <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte ori<strong>en</strong>tale <strong>de</strong> <strong>la</strong> Méditerranée sont <strong>en</strong> notre<br />
possession, mais <strong>la</strong> correspondance avec <strong>de</strong>s images SeaWiFS n’ont été trouvées que<br />
pour trois d’<strong>en</strong>tre elles (cf. Tableau 3.1). Si les quatre images les plus réc<strong>en</strong>tes sont<br />
issues <strong>de</strong> Landsat 7 TM, <strong>la</strong> plus anci<strong>en</strong>ne, datée du 10-09-97 provi<strong>en</strong>t <strong>de</strong> Landsat 5 et<br />
aucune image SeaWiFS n’y correspond, bi<strong>en</strong> que ce <strong>de</strong>rnier ait comm<strong>en</strong>cé à collecter<br />
<strong>de</strong>s données à partir du 4-09-97. L’image SeaWiFS du 26-10-99 ne montre que <strong>la</strong> partie<br />
nord <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte libanaise, mais <strong>en</strong> revanche, celles du 21-05-00 et du 22-06-00 sont tout<br />
à fait acceptables. La seule image SeaWiFS correspondant à <strong>la</strong> date du 10-01-00 est<br />
malheureusem<strong>en</strong>t trop parasitée pour être exploitable dans le cadre <strong>de</strong> ce travail.<br />
Les quatre images prov<strong>en</strong>ant <strong>de</strong> Landsat 7 ont été livrées sous le format .geotiff et<br />
sont <strong>en</strong> projection UTM (UTM 36 pour celles qui sont composées d’une scène unique<br />
ainsi que pour <strong>la</strong> partie Sud <strong>de</strong> celles qui sont composées <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux scènes), tandis que<br />
celle issue <strong>de</strong> Landsat 5 est sous forme .img et <strong>en</strong> projection “conformal conic”. Afin<br />
d’ouvrir ces <strong>de</strong>rnières sous ArcView, il est nécessaire d’installer l’ext<strong>en</strong>sion “image<br />
Analysis “.<br />
4.3.1. Manipu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s images Landsat dans ArcView<br />
Toutes les manipu<strong>la</strong>tions suivantes ont été effectuées sur chacune <strong>de</strong>s quatre<br />
images Landsat 7 (sud et nord si <strong>la</strong> scène est composée <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux parties), et ce pour les<br />
ban<strong>de</strong>s 1, 2, 3, 62 et 7.<br />
Il est possible d’ouvrir dans ArcView <strong>de</strong>s images <strong>en</strong> .geotiff grâce à l’ext<strong>en</strong>sion<br />
“TIFF 6.0 Image Support”. Cep<strong>en</strong>dant, il est nécessaire <strong>de</strong> convertir ces images sous<br />
forme <strong>de</strong> grille afin <strong>de</strong> pouvoir effectuer <strong>de</strong>s opérations sur ces images.<br />
Les scènes divisées <strong>en</strong> <strong>de</strong>ux parties ne sembl<strong>en</strong>t pas être projetées dans <strong>la</strong> même<br />
zone UTM. En effet, si <strong>la</strong> partie sud se trouve plus ou moins correctem<strong>en</strong>t positionnée,<br />
<strong>la</strong> partie nord se retrouve elle décalée vers l’ouest d’une tr<strong>en</strong>taine <strong>de</strong> kilomètres. En se<br />
réferrant au shapefile se trouvant dans le fichier d:\esri\esridata\world\cntry92.shp, on a<br />
t<strong>en</strong>té <strong>de</strong> réajuster les <strong>de</strong>ux parties <strong>de</strong> <strong>la</strong> scène. Pour ce<strong>la</strong>, les manipu<strong>la</strong>tions suivantes<br />
ont été effectuées <strong>en</strong> se basant sur le fichier cntry92.shp précé<strong>de</strong>mm<strong>en</strong>t reprojeté <strong>en</strong><br />
UTM 36 (cf. § 4.1.3.3) :<br />
1. Affichage <strong>de</strong> l’image satellite (Image Data Source).<br />
2. Conversion <strong>de</strong> l’image <strong>en</strong> grille (Theme/Convert to grid) afin <strong>de</strong> pouvoir effectuer<br />
les opérations suivantes.<br />
25
3. Repositionnem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s grilles Landsat :<br />
- Rotation <strong>de</strong> <strong>la</strong> grille Nord <strong>de</strong> –3° (s<strong>en</strong>s anti-horaire)<br />
- Trans<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s grilles Nord et Sud :<br />
Nouvelle origine <strong>de</strong> <strong>la</strong> grille Nord :{675'756.6 ; 3'703'059.4}<br />
Nouvelle origine <strong>de</strong> <strong>la</strong> grille Sud : {652'837.6 ;3'553'658.18}<br />
Dans les <strong>de</strong>ux cas, <strong>la</strong> taille d’origine <strong>de</strong>s pixels est conservée (30.0 pour<br />
les canaux 1, 2, 3 et 7 et 60.0 pour le canal 62)<br />
Dans le cas <strong>de</strong> l’image <strong>la</strong>ndsat du 21-05-00 (L7_142), les paramètres<br />
utilisés pour les grilles Sud ont été appliqués lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> trans<strong>la</strong>tion.<br />
Dans le cas <strong>de</strong> l’image <strong>la</strong>ndsat du 22-06-00 (L7_174), <strong>la</strong> trans<strong>la</strong>tion<br />
requiert une nouvelle origine {650'170.32 ;3'553'377.42} afin que cette<br />
image se superpose correctem<strong>en</strong>t aux vecteurs ainsi qu’aux autres<br />
images déjà traitées. La taille <strong>de</strong>s pixels est conservée.<br />
4. Découpage <strong>de</strong>s images sur <strong>la</strong> zone d’étu<strong>de</strong> afin <strong>de</strong> diminuer <strong>la</strong> taille <strong>de</strong>s fichiers<br />
(Grid Analyst / Extract theme using selected graphics).<br />
4.3.2. Création d’un masque sur les images Landsat<br />
Le but d’une telle opération vise à masquer les parties <strong>de</strong> l’image (sous forme <strong>de</strong><br />
grille) qui ne nous intéress<strong>en</strong>t pas. Dans le cas prés<strong>en</strong>t, il s’agit <strong>de</strong>s parties montrant <strong>la</strong><br />
terre ferme, par opposition à <strong>la</strong> partie marine <strong>de</strong> l’image, qui est celle qui nous intéresse.<br />
Dans un premier temps, il s’agit <strong>de</strong> déterminer les valeurs <strong>de</strong>s pixels assignés à<br />
l’océan et celles <strong>de</strong> ceux assignés à <strong>la</strong> partie terrestre, par tatonnem<strong>en</strong>t, <strong>en</strong> bal<strong>la</strong>dant le<br />
curseur sur <strong>la</strong> limite mer/terre. Cette opération s’effectue sur <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> 7 <strong>de</strong> l’image, au<br />
préa<strong>la</strong>ble mise sous forme <strong>de</strong> grille lors <strong>de</strong> étapes <strong>de</strong> traitem<strong>en</strong>t précé<strong>de</strong>ntes. La limite<br />
semble être : 0-28 = partie marine ; 29-255 = partie terrestre. Ceci se trouve confirmé<br />
par le fait que <strong>la</strong> tranche <strong>de</strong> valeur 0-28 représ<strong>en</strong>te une case unique dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> par<br />
défaut <strong>de</strong> <strong>la</strong> grille <strong>de</strong> l’image Landsat traitée et que lorsque celle-ci est modifiée <strong>de</strong><br />
manière à être r<strong>en</strong>due transpar<strong>en</strong>te (par simple modification dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong>), seule <strong>la</strong><br />
partie terrestre reste visible. Le découpage <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte est net et cohér<strong>en</strong>t, ce qui ne<br />
<strong>la</strong>isse pas <strong>de</strong> doute quand à <strong>la</strong> valeur limite <strong>de</strong>s pixels représ<strong>en</strong>tant <strong>la</strong> mer <strong>de</strong> ceux<br />
représ<strong>en</strong>tant <strong>la</strong> terre. Toutefois, on retrouve sur <strong>la</strong> terre par <strong>en</strong>droit <strong>de</strong>s pixels <strong>de</strong> cette<br />
valeur. Ceci pourrait être dû à <strong>la</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> masses nuageuses.<br />
Une fois ces valeurs déterminées, <strong>la</strong> secon<strong>de</strong> étape consiste <strong>en</strong> un rec<strong>la</strong>ssem<strong>en</strong>t <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong> grille (Analysis / Rec<strong>la</strong>ssify). La valeur 1 est assignée aux pixels dont <strong>la</strong> valeur initiale<br />
est comprise <strong>en</strong>tre 0 et 28, et <strong>la</strong> valeur 0 est assignées à ceux dont <strong>la</strong> valeur originale<br />
est comprise <strong>en</strong>tre 29 et 255, ainsi qu’à <strong>la</strong> catégorie “no data”.<br />
26
La nouvelle grille ainsi obt<strong>en</strong>ue conti<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s zones <strong>de</strong> valeur 1 (<strong>la</strong> partie marine), <strong>de</strong><br />
valeur 0 (<strong>la</strong> partie terrestre) et <strong>de</strong>s zones sans données (“no data”). Afin que le masque<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong> fraction terrestre <strong>de</strong>vi<strong>en</strong>ne effectif, elle est <strong>multi</strong>pliée à <strong>la</strong> grille correspondant à <strong>la</strong><br />
ban<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> même image que l’on veut traiter (Analysis / Map Calcu<strong>la</strong>tor). Une<br />
<strong>multi</strong>plication par 0 donne 0, tandis qu’une <strong>multi</strong>plication par 1 donne <strong>la</strong> valeur d’origine.<br />
Cette manœuvre permet donc <strong>de</strong> masquer <strong>la</strong> partie terrestre indésirable tout <strong>en</strong> gardant<br />
les valeurs d’origine sur <strong>la</strong> partie océanique.<br />
Une image Landsat étant constituée <strong>de</strong> plusieurs ban<strong>de</strong>s, l’opération <strong>de</strong><br />
rec<strong>la</strong>ssification est effectuée sur <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> 7, puis le résultat sera <strong>multi</strong>plié aux autres<br />
ban<strong>de</strong>s, dont les paramètres spatiaux (projection, coordonnées, …) sont i<strong>de</strong>ntiques<br />
(Analysis / Map calcu<strong>la</strong>tor).<br />
Par <strong>la</strong> suite, <strong>la</strong> fonction Analysis / Neighborhood statistics est appliquée sur chacune<br />
<strong>de</strong> ces images afin d’<strong>en</strong> diminuer le bruit (Statistic : Mean; Neighborhood : Rectangle;<br />
Width & Height : 5; Units : Cell).<br />
La résolution <strong>de</strong>s images Landsat (30 m) étant beaucoup plus fine que celle <strong>de</strong>s<br />
images SeaWiFS, <strong>la</strong> fonction Transform grid / Resample a été utilisée afin <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
diminuer <strong>en</strong> <strong>la</strong> ram<strong>en</strong>ant à 100m (avec Nearest Neighbor comme métho<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
rééchantillonage). Cette opération permet par <strong>la</strong> même occasion <strong>de</strong> diminuer <strong>la</strong> taille<br />
<strong>de</strong>s fichiers.<br />
Ensuite, il faut <strong>en</strong>core établir une palette <strong>de</strong> couleurs appropriée sur 256 niveaux<br />
afin d’obt<strong>en</strong>ir une bonne visualisation <strong>de</strong> <strong>la</strong> partie marine <strong>de</strong>s images Landsat.<br />
Ces images finales ont été sauvées sous <strong>la</strong> forme 142_1_fin (par exemple).<br />
27
5. Interprétation <strong>de</strong>s données<br />
5.1. Données SeaWiFS<br />
5.1.1. Conc<strong>en</strong>tration <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a<br />
Les images <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a sont prés<strong>en</strong>tées sous <strong>la</strong> forme<br />
<strong>de</strong> 3 posters :<br />
- Conc<strong>en</strong>tration journalière (données <strong>de</strong> niveau L2) (fig. 5.1)<br />
- Conc<strong>en</strong>tration journalière zoomée sur <strong>la</strong> côte libanaise (données <strong>de</strong><br />
niveau L2) (fig. 5.2)<br />
- Moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles, saisonnières et annuelle <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong><br />
(données <strong>de</strong> niveau L3) (fig. 5.3)<br />
Le facteur limitant <strong>la</strong> croissance du phytop<strong>la</strong>ncton est <strong>la</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> nutrim<strong>en</strong>ts.<br />
Ces <strong>de</strong>rniers peuv<strong>en</strong>t être soit d’origine naturelle, comme les zones d’upwelling ou les<br />
courants froids, soit d’origine anthropique : lessivage <strong>de</strong> fertilisants, rejet à <strong>la</strong> mer d’eaux<br />
usées <strong>de</strong> diverse nature (ménagères, industrielles, chimiques, …).<br />
La <strong>chlorophylle</strong> a peut être considérée comme un marqueur <strong>de</strong> courant. En effet, le<br />
phytop<strong>la</strong>ncton est un organisme qui flotte mais ne nage pas. Il se fait donc emporter par<br />
les courants.<br />
5.1.1.1. Conc<strong>en</strong>trations journalières (L2)<br />
D’une manière générale, les images ponctuelles <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
<strong>chlorophylle</strong> a dans <strong>la</strong> Méditerranée ori<strong>en</strong>tale (fig. 5.1) révèl<strong>en</strong>t plusieurs traits<br />
caractéristiques.<br />
i. Sur <strong>la</strong> côte sud, on remarque une forte <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> prés<strong>en</strong>te sur toutes les<br />
images sans exception. L’ext<strong>en</strong>sion <strong>de</strong> cette zone ainsi que le schéma <strong>de</strong> distribution <strong>de</strong>s<br />
valeurs varie peu. Ceci indique un apport <strong>de</strong> nutrim<strong>en</strong>ts plus ou moins constant tout au<br />
long <strong>de</strong> l’année qui n’est pas influ<strong>en</strong>cé par les variations saisonnières. Toutefois, cette<br />
zone étant occupée par le <strong>de</strong>lta du Nil, il faut aussi t<strong>en</strong>ir compte <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité minérale<br />
apportée par ce fleuve ainsi que <strong>de</strong>s effets <strong>de</strong> fond dûs à une bathymétrie peu profon<strong>de</strong><br />
(cf. § 5.1.4.).<br />
ii. Cette zone touchée par le <strong>de</strong>lta du Nil s’ét<strong>en</strong>d sur <strong>la</strong> côte est <strong>en</strong> remontant vers le<br />
nord, mais prés<strong>en</strong>te un caractère moins constant avec <strong>de</strong>s valeurs plus faibles (21-05-00,<br />
01-06-00, 04-08-00, 09-04-01) et / ou une répartition <strong>en</strong> panaches (04-08-00, 29-08-00,<br />
02-09-00, 23-09-00, 02-10-00, 18-10-00, 05-11-00, 16-11-00, 09-04-01, 19-05-01, 28-05-<br />
01, 13-06-01, 22-06-01). Ces fluctuations indiqu<strong>en</strong>t que l’apport <strong>de</strong> nutrim<strong>en</strong>ts dans cette<br />
zone ne se fait pas <strong>de</strong> manière aussi constante que dans celle du <strong>de</strong>lta du Nil. Les<br />
panaches visibles sur certaines images permett<strong>en</strong>t <strong>de</strong> p<strong>en</strong>ser que <strong>de</strong>s courants marins<br />
29
transportant <strong>de</strong>s nutrim<strong>en</strong>ts provi<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t <strong>de</strong> <strong>la</strong> zone du <strong>de</strong>lta du Nil. La variation <strong>de</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> ainsi que du schéma <strong>de</strong> distribution indique une fluctuation <strong>de</strong> ces courants.<br />
iii. La pointe extrême NE <strong>de</strong> <strong>la</strong> Méditerrannée, le golfe d’Alexandretta, montre sur<br />
toutes les images une forte <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a. Cette zone s’ét<strong>en</strong>d plus ou<br />
moins loin sur <strong>la</strong> côte nord <strong>en</strong> direction <strong>de</strong> l’ouest et prés<strong>en</strong>te aussi par mom<strong>en</strong>ts et par<br />
<strong>en</strong>droits <strong>de</strong>s schémas <strong>de</strong> distribution <strong>en</strong> forme <strong>de</strong> gyres. En consultant une carte<br />
géographique, on remarque l’arrivée <strong>de</strong> plusieurs cours d’eau dans cette zone.<br />
iv. La partie <strong>de</strong> <strong>la</strong> mer Méditerrannée située <strong>en</strong>tre Chypre et <strong>la</strong> côte nord montre <strong>de</strong><br />
manière générale <strong>de</strong>s <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>s élevée. Les schémas <strong>de</strong> répartition vari<strong>en</strong>t et<br />
montr<strong>en</strong>t souv<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s gyres ou <strong>de</strong>s “champignons“. Ces schémas pourrai<strong>en</strong>t être dû à <strong>de</strong><br />
différ<strong>en</strong>ts courants <strong>en</strong> interaction dans <strong>la</strong> zone concernée. On retrouve ce g<strong>en</strong>re <strong>de</strong><br />
distribution, mais pas <strong>de</strong> manière constante, <strong>en</strong>tre Chypre et <strong>la</strong> côte est. Pour toute cette<br />
zone, l’apport <strong>de</strong> nutrim<strong>en</strong>ts peut prov<strong>en</strong>ir <strong>de</strong>s différ<strong>en</strong>tes arrivées <strong>de</strong> cours d’eau visibles<br />
sur les cartes géographiques et / ou <strong>de</strong>s courants marins dont les panaches démontr<strong>en</strong>t<br />
l’exist<strong>en</strong>ce, si toutefois ceux-ci charri<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s eaux plus froi<strong>de</strong>s. Ceci serait facilem<strong>en</strong>t<br />
vérifiable avec <strong>de</strong>s données <strong>de</strong> SST.<br />
v. Les valeurs générales <strong>de</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> les plus basses se r<strong>en</strong>contr<strong>en</strong>t p<strong>en</strong>dant<br />
les mois les plus chauds et inversém<strong>en</strong>t, les valeurs les plus élevées durant les mois les<br />
plus froids. Cette re<strong>la</strong>tion illustre bi<strong>en</strong> l’effet <strong>de</strong> <strong>la</strong> température sur <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>chlorophylle</strong> a. Il <strong>en</strong> résulte que le contraste <strong>de</strong>s valeurs est plus acc<strong>en</strong>tué <strong>en</strong> été qu’<strong>en</strong><br />
hiver, mettant ainsi mieux <strong>en</strong> évi<strong>de</strong>nce les zones d’apport <strong>de</strong> nutrim<strong>en</strong>ts, quelle que soit<br />
leur origine.<br />
vi. De manière générale, <strong>la</strong> partie nord <strong>de</strong> <strong>la</strong> zone étudiée prés<strong>en</strong>te <strong>de</strong>s valeurs <strong>de</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> plus élevée que <strong>la</strong> partie sud, <strong>de</strong>lta du Nil mis à part. Des images <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
température <strong>de</strong> surface permettrai<strong>en</strong>t <strong>de</strong> vérifier s’il s’agit bi<strong>en</strong> d’un effet <strong>de</strong> température,<br />
<strong>la</strong> partie nord <strong>de</strong>vrait alors être <strong>de</strong> manière générale plus froi<strong>de</strong> que <strong>la</strong> partie sud, ou si <strong>la</strong><br />
cause <strong>de</strong> cette t<strong>en</strong>dance serait à rechercher dans les apports <strong>en</strong> nutrim<strong>en</strong>ts <strong>de</strong>s cours<br />
d’eau ou dus à <strong>la</strong> circu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s eaux dans <strong>la</strong> Méditerranée.<br />
Poster Zoom (fig. 5.2)<br />
vii. On note <strong>la</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> valeurs plus élevées le long <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte libanaise. Selon les<br />
images, <strong>la</strong> répartition se fait soit <strong>de</strong> manière parallèle à <strong>la</strong> côte (22-06-00, 26-07-00, 04-<br />
08-00, 23-09-00, 16-11-00, 05-12-00, 28-12-00, 15-01-01, 27-03-01, 08-06-01), soit par<br />
<strong>de</strong>s panaches (21-05-00, 01-06-00, 15-06-00, 29-08-00, 02-09-00, 02-10-00, 18-10-00,<br />
05-11-00, 31-01-01, 04-03-01, 09-04-01, 26-04-01, 05-05-01, 19-05-01, 13-06-01, 22-06-<br />
01) . Tout au sud apparaît un premier panache durant le printemps (26-04-01, 19-05-01,<br />
13-06-01, 22-06-01, (21-05-00), 01-06-00, 15-06-00) puis un second un peu plus au nord<br />
(mais toujours au sud <strong>de</strong> Beyrouth) vers <strong>la</strong> mi- fin <strong>de</strong> l’été (29-08-00, 02-09-00). En<br />
consultant le poster général, on se r<strong>en</strong>d compte que cette zone fait peut être toujours<br />
30
partie <strong>de</strong> celles recevant <strong>de</strong>s apports <strong>de</strong> nutrim<strong>en</strong>ts <strong>de</strong> <strong>la</strong> région du Nil par l’intermédiaire<br />
<strong>de</strong> courants marins (cf. § ii.)<br />
viii. Région <strong>de</strong> Beyrouth :<br />
- On note au sud <strong>de</strong> Beyrouth une zone <strong>de</strong> valeurs <strong>de</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong><br />
plus élevées plus ou moins parallèle à <strong>la</strong> côte ou sous <strong>la</strong> forme <strong>de</strong><br />
panache (29-08-00, 02-10-00, 31-01-01, 04-03-01) <strong>en</strong> fonction <strong>de</strong>s<br />
mois. Ces structures peuv<strong>en</strong>t être plus ou moins bi<strong>en</strong> marquées.<br />
- Un peu plus au nord, dans le golf <strong>de</strong> Beyrouth, se situe une zone<br />
montrant <strong>de</strong>s valeurs <strong>de</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> plus élevées. Cette zone est<br />
re<strong>la</strong>tivem<strong>en</strong>t constante, mais n’est toutefois pas mise <strong>en</strong> évi<strong>de</strong>nce sur<br />
certaines images (02-09-00, 02-10-00, 05-12-00, 28-12-00). Cette<br />
zone se démarque un peu moins bi<strong>en</strong> durant les mois d’hiver, où <strong>la</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> générale <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> a est plus élevée et <strong>la</strong><br />
répartition plus uniforme qu’<strong>en</strong> été.<br />
ix. Sur <strong>la</strong> partie nord <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte libanaise, dans <strong>la</strong> région <strong>de</strong> Tripoli, on r<strong>en</strong>contre une<br />
zone <strong>de</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> élevée <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a, elle aussi plus ou moins constante et<br />
se démarquant moins bi<strong>en</strong> durant les mois d’hiver.<br />
5.1.1.2. Moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles (L3)<br />
Les moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles (fig. 5.3) permett<strong>en</strong>t <strong>de</strong> visualiser les t<strong>en</strong>dances à<br />
caractère constant tout au long d’un mois. Du fait du traitem<strong>en</strong>t et <strong>de</strong> l’application <strong>de</strong>s<br />
f<strong>la</strong>gs (cf. § 5.1.4), les zones où <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> a est très élevée,<br />
comme c’est le cas dans le <strong>de</strong>lta du Nil, n’apparaiss<strong>en</strong>t pas sur ces images. Les<br />
t<strong>en</strong>dances générales relevées ci–<strong>de</strong>ssus se retrouv<strong>en</strong>t toujours sur les moy<strong>en</strong>nes<br />
m<strong>en</strong>suelles.<br />
On remarque toujours :<br />
- La prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> certains panaches le long <strong>de</strong>s côtes est et nord, dont<br />
l’int<strong>en</strong>sité, <strong>la</strong> forme et l’ext<strong>en</strong>sion vari<strong>en</strong>t <strong>en</strong> fonction <strong>de</strong>s mois (ii & iv).<br />
- Des <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>s plus élevées durant les mois d’hiver et plus basses<br />
durant les mois d’été (v).<br />
- La partie nord prés<strong>en</strong>te <strong>de</strong>s valeurs générales plus élevées que <strong>la</strong><br />
partie sud (vi).<br />
- La <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> généralem<strong>en</strong>t plus élevée dans <strong>la</strong> région <strong>de</strong> Beyrouth<br />
(viii) et <strong>la</strong> région <strong>de</strong> Tripoli (ix).<br />
31
A ces remarques, s’ajout<strong>en</strong>t les <strong>de</strong>ux constations suivantes :<br />
x. Durant le mois <strong>de</strong> novembre, l’élévation <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> a<br />
semble se faire d’abord à partir <strong>de</strong>s côtes <strong>en</strong> direction du <strong>la</strong>rge.<br />
xi. Durant le mois <strong>de</strong> mars, l’abaissem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> semble se faire d’abord<br />
par le sud.<br />
5.1.1.3. Moy<strong>en</strong>nes saisonnières (L3)<br />
Les moy<strong>en</strong>nes saisonnières (fig. 5.3) permett<strong>en</strong>t <strong>de</strong> mettre <strong>en</strong> évi<strong>de</strong>nce les<br />
caractéristiques constantes durant toute une saison.<br />
En été, on note <strong>la</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux panaches persistants (ii & vii) (un petit juste au<br />
sud <strong>de</strong> Beyrouth, sur <strong>la</strong> côte libanaise et un plus grand <strong>en</strong>core plus au sud), une zone <strong>de</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> élevée <strong>en</strong>tre Chypre et <strong>la</strong> côte nord ainsi que sur <strong>la</strong> partie nord <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte<br />
est (iv) et dans <strong>la</strong> région du glofe d’Alexandretta (iii). On note aussi une <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong><br />
générale élevée tout au long <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte est ainsi que dans les régions <strong>de</strong> Beyrouth (viii)<br />
et <strong>de</strong> Tripoli (ix) tandis que <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>en</strong> pleine mer est très faible.<br />
En automne, on constate que <strong>la</strong> répartition <strong>de</strong>s valeurs plus élevées le long <strong>de</strong>s<br />
côtes se fait <strong>de</strong> manière parallèle à celles-ci par opposition aux panaches visibles durant<br />
l’été, avec toutefois <strong>la</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux gros lobes. Le premier se situe à l’<strong>en</strong>droit du<br />
plus grand panache visible sur <strong>la</strong> moy<strong>en</strong>ne <strong>de</strong> l’été, et le second au nord du Liban,<br />
s’ét<strong>en</strong>dant <strong>en</strong> direction <strong>de</strong> Chypre. La <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> est plus élevée sur les côtes et va<br />
<strong>de</strong> manière décroissante <strong>en</strong> direction du <strong>la</strong>rge (x).<br />
En hiver, il y a moins <strong>de</strong> contraste dans les valeurs <strong>de</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>, qui sont <strong>en</strong><br />
général plus élevées dans <strong>la</strong> partie nord que <strong>la</strong> partie sud (v & vi). On note toutefois <strong>la</strong><br />
persistance d’un lobe sur le nord <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte libanaise ainsi qu’une <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> plus<br />
élevée dans <strong>la</strong> zone <strong>de</strong> Beyrouth (viii) et <strong>de</strong> Tripoli (ix).<br />
Au printemps, un abaissem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s valeurs <strong>de</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a est<br />
visible <strong>en</strong> pleine mer alors qu’elles sont toujours élevées le long <strong>de</strong>s côtes. Des<br />
panaches jalonn<strong>en</strong>t <strong>la</strong> côte est (ii) tandis que <strong>de</strong> fortes valeurs sont visibles dans <strong>la</strong> zone<br />
<strong>de</strong> Beyrouth (viii) et <strong>de</strong> Tripoli (ix). Entre Chypre et <strong>la</strong> côte nord, <strong>la</strong> zone <strong>de</strong> valeurs plus<br />
élevée est plus restreinte que durant les autres saisons, tandis qu’<strong>en</strong>tre Chypre et <strong>la</strong><br />
côte est, elles rest<strong>en</strong>t normales (iv).<br />
32
5.1.1.3.1. Moy<strong>en</strong>nes annuelle (L3)<br />
La moy<strong>en</strong>ne annuelle (fig. 5.3) permet <strong>de</strong> mettre <strong>en</strong> évi<strong>de</strong>nce les structures à<br />
caractère constant tout au long <strong>de</strong> l’année, ou sur <strong>la</strong> majorité <strong>de</strong> celle-ci, ainsi que les<br />
t<strong>en</strong>dances générales. Un épiso<strong>de</strong> trop court dans le temps ne figurera pas sur une telle<br />
moy<strong>en</strong>ne.<br />
Sur <strong>la</strong> moy<strong>en</strong>ne annuelle, les variations se sont app<strong>la</strong>ties, mais on remarque tout <strong>de</strong><br />
même <strong>la</strong> persistance d’un gradi<strong>en</strong>t parallèle à <strong>la</strong> côte avec les valeurs les plus fortes le<br />
long <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte, ainsi que <strong>la</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux lobes le long <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte est (ii).<br />
La zone <strong>en</strong>tre Chypre et <strong>la</strong> côte nord prés<strong>en</strong>te <strong>de</strong>s valeurs moy<strong>en</strong>nes générales plus<br />
élevées qu’ailleurs (iv). Les valeurs sur <strong>la</strong> côte sud sont très fortes (i), mais <strong>la</strong><br />
décroissance <strong>en</strong> direction du <strong>la</strong>rge se fait <strong>de</strong> manière rapi<strong>de</strong>. Plus on remonte vers <strong>la</strong><br />
côte est, plus cette décroissance est étalée, montrant ainsi une zone <strong>de</strong> transition <strong>en</strong>tre<br />
les fortes valeurs <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte est les faible valeurs <strong>de</strong> <strong>la</strong> pleine mer plus ét<strong>en</strong>due.<br />
Les <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>s élevées <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> a dans les régions <strong>de</strong> Beyrouth (viii) et<br />
<strong>de</strong> Tripoli (ix) précé<strong>de</strong>mm<strong>en</strong>t observées sont toujours visibles. Leur apparition sur cette<br />
image <strong>de</strong> <strong>la</strong> moy<strong>en</strong>ne annuelle indique une certaine constance tout au long <strong>de</strong> l’année.<br />
Comme il n’y a pas d’arrivée <strong>de</strong> cours d’eau importants et pér<strong>en</strong>nes dans les zones<br />
concernées, une corré<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> ces anomalies avec <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s<br />
océans permettrait <strong>de</strong> se faire une idée plus précise <strong>de</strong> leurs origines : naturelle ou<br />
anthropique ? La question est d’autant plus justifiée que ces anomalies se r<strong>en</strong>contr<strong>en</strong>t<br />
aux <strong>en</strong>droits <strong>de</strong> grands c<strong>en</strong>tres urbains.<br />
En plus <strong>de</strong>s images, <strong>de</strong>s diagrammes montrant <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> moy<strong>en</strong>ne <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
<strong>chlorophylle</strong> a vs. l’écart-type ont égalem<strong>en</strong>t été réalisé à partir <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>nes<br />
saisonnières et annuelle (fig. 5.4). De manière générale, <strong>la</strong> majorité <strong>de</strong>s données sont<br />
bi<strong>en</strong> regroupées, mais pour certaines d’<strong>en</strong>tre elles, plus <strong>la</strong> moy<strong>en</strong>ne est élevée, plus<br />
l’écart-type l’est aussi. Ainsi, pour une forte moy<strong>en</strong>ne, il y a une forte variance.<br />
Cep<strong>en</strong>dant, quelques moy<strong>en</strong>nes élevées prés<strong>en</strong>t<strong>en</strong>t une faible variance. On constate<br />
aussi que les cinq diagrammes montr<strong>en</strong>t le même schéma <strong>de</strong> répartition <strong>de</strong>s données,<br />
ce qui indique une certaine constance et une bonne cohér<strong>en</strong>ce <strong>de</strong>s données.<br />
33
Fig. 5.4 : Diagrammes saisonniers et annuel <strong>de</strong> <strong>la</strong> moy<strong>en</strong>ne <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>chlorophylle</strong> a vs. l’écart-type.<br />
34
5.1.2. SST<br />
La question <strong>de</strong>s images <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans (SST) générées<br />
par SeaDAS fut considérée <strong>en</strong> premier lieu comme un grand mystère, SeaWiFS ne<br />
compr<strong>en</strong>ant pas <strong>de</strong> ban<strong>de</strong> nécessaire à cette mesure. Après avoir traité toutes les<br />
images SeaWiFS <strong>de</strong> façon à obt<strong>en</strong>ir <strong>de</strong> chacune d’elles une image <strong>de</strong> <strong>la</strong> SST, nous<br />
avons remarqué que certaines d’<strong>en</strong>tre elles semb<strong>la</strong>i<strong>en</strong>t i<strong>de</strong>ntiques au niveau <strong>de</strong>s valeurs<br />
et <strong>de</strong> leurs répartitions spatiales (Annexe IV). Après <strong>en</strong>quête, il s’est avérré que ces<br />
images sont produites à l’ai<strong>de</strong> d’un algorithme intégrant <strong>de</strong>s données issues <strong>de</strong> AVHRR<br />
(Advanced Very High Resolution Radiometer). L’hypothèse qu’il puisse s’agir <strong>de</strong><br />
données moy<strong>en</strong>nes s’échelonnant sur un mois a alors été avancée.<br />
Ce fait a été confirmé un peu plus <strong>en</strong> avant du traitem<strong>en</strong>t lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> création <strong>de</strong><br />
palettes <strong>de</strong> couleurs adéquates sous ArcView pour chacune d’<strong>en</strong>tre elles. Bi<strong>en</strong> que <strong>la</strong><br />
répartition <strong>de</strong>s images i<strong>de</strong>ntiques ne se fasse pas précisém<strong>en</strong>t <strong>de</strong> manière m<strong>en</strong>suelle<br />
(elle est comprise dans une pério<strong>de</strong> al<strong>la</strong>nt <strong>de</strong> 8 à 31 jours, cf. tableau 5.1), on peut<br />
p<strong>en</strong>ser que <strong>de</strong>s données <strong>de</strong> moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles sont utilisées par SeaDAS pour <strong>la</strong><br />
génération <strong>de</strong> ces images. De plus, les images <strong>de</strong>s mois <strong>de</strong> mai 2000 et mai 2001 ainsi<br />
que les images <strong>de</strong>s mois <strong>de</strong> juin 2000 et juin 2001 étant i<strong>de</strong>ntiques, on se r<strong>en</strong>d compte<br />
que ces moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles ne vari<strong>en</strong>t pas <strong>en</strong> fonction <strong>de</strong> l’année.<br />
Nos images montr<strong>en</strong>t donc un schéma général <strong>de</strong>s valeurs <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong><br />
surface <strong>de</strong>s océans ainsi que <strong>de</strong> leurs répartitions. Si ce<strong>la</strong> permet <strong>de</strong> se faire une petite<br />
idée, le manque <strong>de</strong> données ponctuelles et plus précises (<strong>la</strong> résolution <strong>de</strong>s images <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
SST générées par SeaDAS semble plus grossière que celle <strong>de</strong>s images <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong>) constitue un handicap pour l’interprétation <strong>de</strong>s<br />
données.<br />
Ainsi, les images SeaWiFS (pas plus que les images MODIS, cf. § 5.2) ne se sont<br />
révélées concluantes pour l’établissem<strong>en</strong>t d’une corre<strong>la</strong>tion <strong>de</strong>s données <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
<strong>chlorophylle</strong> a avec celles <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans. Ce fait est d’autant<br />
plus regrettable que l’utilisation d’une seule image pour obt<strong>en</strong>ir ces <strong>de</strong>ux paramètres<br />
faciliterait gran<strong>de</strong>m<strong>en</strong>t <strong>la</strong> tâche <strong>de</strong> l’analyste <strong>en</strong> lui épargnant <strong>de</strong> fastidieuses<br />
manipu<strong>la</strong>tions afin d’obt<strong>en</strong>ir une correspondance <strong>en</strong>tre ces <strong>de</strong>ux paramètres dans le cas<br />
où ils serai<strong>en</strong>t issus <strong>de</strong> sources différ<strong>en</strong>tes.<br />
Cette constatation nous amène à mettre <strong>de</strong> côté ces images, qui ne sont que trop<br />
généralistes et peu adaptées à l’étu<strong>de</strong> <strong>en</strong> cours. Elles sont toutefois prés<strong>en</strong>tées dans<br />
l’Annexe IV.<br />
35
Images SST Dates<br />
142sst36_s_r 21/05/00<br />
153sst36_s_r 01/06/00<br />
167sst36_s_r 15/06/00<br />
174sst36_s_r 22/06/00<br />
187sst36_s_r 05/07/00<br />
208sst36_s_r 26/07/00<br />
217sst36_s_r 04/08/00<br />
242sst36_s_r 29/08/00<br />
246sst36_s_r 02/09/00<br />
267sst36_s_r 23/09/00<br />
276sst36_s_r 02/10/00<br />
Fourchette<br />
<strong>de</strong>s T°<br />
Lég<strong>en</strong><strong>de</strong><br />
ArcView<br />
18.9-21 sst2.avl 1<br />
22-24.9 sst4.avl 2<br />
23.8-27.3 sst6.avl 3<br />
24.9-28.7 sst7.avl 4<br />
24-28.2 sst8.avl 5<br />
292sst36_s_r 18/10/00 22-26.1 sst9.avl 6<br />
310sst36_s_r 5/11/00<br />
321sst36_s_r 16/11/00<br />
340sst36_s_r 5/12/00<br />
19-23.3 sst10.avl 7<br />
363sst36_s_r 28/12/00 16.9-20.6 sst11.avl 8<br />
1015sst36_s_r 15/01/01 15.3-18.3 sst1.avl 9<br />
1031sst36_s_r 31/01/01<br />
1042sst36_s_r 11/02/01<br />
1063sst36_s_r 04/03/01<br />
1086sst36_s_r 27/03/01<br />
1099sst36_s_r 09/04/01<br />
1116sst36_s_r 26/04/01<br />
1125sst36_s_r 05/05/01<br />
1139sst36_s_r 19/05/01<br />
1148sst36_s_r 28/05/01<br />
1159sst36_s_r 08/06/01<br />
1164sst36_s_r 13/06/01<br />
1173sst36_s_r 22/06/01<br />
14.8-17.3 sst12.avl 10<br />
15-17.1 sst13.avl 11<br />
16.2-18.2 sst14.avl 12<br />
18.9-21 sst2.avl 1<br />
22-24. sst4.avl 2<br />
Groupe Intervalle<br />
12<br />
jours<br />
8<br />
jours<br />
22<br />
jours<br />
30<br />
jours<br />
10<br />
jours<br />
31<br />
jours<br />
12<br />
jours<br />
24<br />
jours<br />
18<br />
jours<br />
24<br />
jours<br />
15<br />
jours<br />
Tableau 5.1 : Similitu<strong>de</strong> <strong>de</strong>s images <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong> océans et les<br />
palettes <strong>de</strong> couleurs qui leurs sont associées.<br />
36
Dans le tableau ci-<strong>de</strong>ssus, nous pouvons nous r<strong>en</strong>dre compte que <strong>la</strong> répartition <strong>de</strong>s<br />
images <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans ne se fait pas toujours <strong>en</strong> fonction d’un<br />
mois donné. En effet, le premier groupe conti<strong>en</strong>t une image du mois <strong>de</strong> mai et une du<br />
mois <strong>de</strong> juin 2000, le quatrième groupe <strong>de</strong>ux du mois d’août et une <strong>de</strong> septembre, le<br />
cinquième une <strong>de</strong> septembre et une d’octobre, etc…. Les moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles<br />
employées pour générer ces images ne sembl<strong>en</strong>t donc pas être basées sur le cal<strong>en</strong>drier<br />
civil.<br />
De cette manière, les moy<strong>en</strong>nes obt<strong>en</strong>ues au niveau L3 peuv<strong>en</strong>t montrer <strong>de</strong>s<br />
images différ<strong>en</strong>tes que celles du niveau L2, puisque <strong>de</strong>ux images différ<strong>en</strong>tes peuv<strong>en</strong>t se<br />
r<strong>en</strong>contrer dans le même mois. Inversém<strong>en</strong>t, un mois cont<strong>en</strong>ant <strong>de</strong>ux images i<strong>de</strong>ntiques<br />
<strong>de</strong>vrait fournir une image <strong>de</strong> <strong>la</strong> moy<strong>en</strong>ne i<strong>de</strong>ntique.<br />
5.1.3. K 490<br />
La disponibilité <strong>de</strong> <strong>la</strong> lumière est un régu<strong>la</strong>teur critique <strong>de</strong> <strong>la</strong> production <strong>de</strong><br />
phytop<strong>la</strong>ncton océanique et côtier. La mesure du coeffici<strong>en</strong>t d’att<strong>en</strong>uation diffuse K 490<br />
est d’un intérêt particulier car il définit <strong>la</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> lumière <strong>en</strong> fonction <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
profon<strong>de</strong>ur et celle <strong>de</strong> <strong>la</strong> zone euphotique, et permet d’évaluer <strong>la</strong> profon<strong>de</strong>ur maximum<br />
<strong>de</strong> production primaire. Le coeffici<strong>en</strong>t d’atténuation diffuse est égalem<strong>en</strong>t un indicateur<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong> c<strong>la</strong>rté <strong>de</strong> l’eau ainsi que <strong>de</strong> sa qualité (Sarangi et al., 2002).<br />
De manière plus générale, le coeffici<strong>en</strong>t d’atténuation verticale diffuse (K?) varie <strong>en</strong><br />
fonction <strong>de</strong> <strong>la</strong> longueur d’on<strong>de</strong> ainsi que <strong>de</strong> <strong>la</strong> c<strong>la</strong>rté / turbidité <strong>de</strong> l’eau, c’est–à–dire <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong> quantitié <strong>de</strong> matière <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion totale prés<strong>en</strong>te dans l’eau. La c<strong>la</strong>ssification <strong>de</strong>s<br />
eaux océaniques est basée sur ce coeffici<strong>en</strong>t (Jerlov, 1976).<br />
Une forte turbidité <strong>de</strong> l’eau provoquera une faible absorption <strong>de</strong> <strong>la</strong> lumière ainsi<br />
qu’une gran<strong>de</strong> diffusion due à <strong>la</strong> forte <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> matière <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion ; il <strong>en</strong><br />
résultera une forte radiance quittant l’eau (water-leaving radiance). Le phytop<strong>la</strong>ncton<br />
ainsi que d’autres pigm<strong>en</strong>ts caus<strong>en</strong>t une absorption <strong>de</strong> <strong>la</strong> lumière dans le bleu-vert<br />
(Sarangi et al., 2002).<br />
Le coeffici<strong>en</strong>t d’atténuation verticale diffuse pourrait être calculé pour n’importe<br />
quelle longueur d’on<strong>de</strong>, mais <strong>la</strong> plus intéressante est 490 nm, située dans le bleu-vert.<br />
La formule générale <strong>de</strong> l’algorithme utilisé par SeaDAS pour les images SeaWiFS<br />
est :<br />
K(490) = Kw(490) + A [Lw(?1) / Lw(?2)] B<br />
Où : Kw(490) = coeffici<strong>en</strong>t d’atténuation diffuse pour l’eau pure<br />
Lw(?1) et Lw(?2) = radiances quittant l’eau (water-leaving radiances) pour les<br />
longueurs d’on<strong>de</strong>s ?1 et ?2<br />
A et B = coeffici<strong>en</strong>ts dérivés <strong>de</strong> l’analyse <strong>de</strong> régression linéaire <strong>de</strong>s données<br />
exprimés par ln[K(490) - Kw(490)] et ln[Lw(?1) / Lw(?2)].<br />
37
Cet algorithme utilise dans sa première version les radiances quittant l’eau à 443 et<br />
490 nm et dans une secon<strong>de</strong> version les radiances quittant l’eau à 490 et 555 nm. Cette<br />
secon<strong>de</strong> version est utilisée lorsque l’incertitu<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> détermination par SeaWiFS <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
radiance quittant l’eau est plus gran<strong>de</strong> à 443 qu’à 490 nm (Mueller, 2000).<br />
Ainsi, <strong>en</strong> se réferrant au tableau 2.2 (§ 2.4), on se r<strong>en</strong>d compte que le coeffici<strong>en</strong>t<br />
d’atténuation diffuse à 490 nm utilise <strong>la</strong> valeur <strong>de</strong> radiance mesurée soit dans <strong>la</strong> ban<strong>de</strong><br />
bleue (443 nm) utilisée pour l’absorption <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong>, soit dans <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> verte<br />
(555 nm) utilisée pour <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong>s pigm<strong>en</strong>ts et sédim<strong>en</strong>ts ainsi que pour les<br />
propriétés optiques.<br />
Le coeffici<strong>en</strong>t d’atténuation diffuse étant un indicateur <strong>de</strong> <strong>la</strong> c<strong>la</strong>reté <strong>de</strong> l’eau, ou <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
turbidité, il indique par conséqu<strong>en</strong>t <strong>la</strong> quantité totale <strong>de</strong> matière <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion prés<strong>en</strong>te<br />
dans l’eau. En mettant ce paramètre <strong>en</strong> rapport avec <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong><br />
a, il est possible <strong>de</strong> déterminer <strong>la</strong> proportion <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> quantité totale <strong>de</strong><br />
matière <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion. Dans le but <strong>de</strong> se donner une idée <strong>de</strong> cette proportion, <strong>de</strong>s<br />
diagrammes mettant <strong>en</strong> re<strong>la</strong>tion les moy<strong>en</strong>nes saisonnières <strong>de</strong> ces <strong>de</strong>ux paramètres ont<br />
été effectués (fig. 5.5). La distribution <strong>de</strong>s données sur une courbe indique une très forte<br />
corré<strong>la</strong>tion <strong>en</strong>tre ces <strong>de</strong>ux paramètres, qui ne varie pas au cours <strong>de</strong>s saisons : les<br />
courbes sont quasim<strong>en</strong>t i<strong>de</strong>ntiques. Toutefois, <strong>la</strong> re<strong>la</strong>tion <strong>en</strong>tre ces <strong>de</strong>ux paramètres<br />
n’est pas linéaire. Cette forte corré<strong>la</strong>tion nous permet d’estimer que <strong>la</strong> proportion <strong>de</strong><br />
matière <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion autre que le phytop<strong>la</strong>ncton est très faible. Ceci nous est par<br />
ailleurs confirmé par les images <strong>de</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a et du K 490, qui<br />
montr<strong>en</strong>t une forte similitu<strong>de</strong> (fig. 5.6). C’est pour cette raison que l’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong> ce<br />
paramètre n’a pas été poussé plus <strong>en</strong> avant. Notons cep<strong>en</strong>dant <strong>la</strong> faible proportion <strong>de</strong><br />
points tombant à l’écart <strong>de</strong> ces courbes, comme par exemple sur les diagrammes <strong>de</strong><br />
l’automne 2000 et <strong>de</strong> l’hiver 2001. Il s’agit probablem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> particules <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion<br />
autre que <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> (sédim<strong>en</strong>ts, …).<br />
38
Fig. 5.5 : Diagrammes <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>nes saisonnières et annuelle : moy<strong>en</strong>ne<br />
<strong>chlorophylle</strong> a vs. moy<strong>en</strong>ne K490<br />
39
Fig. 5.6 : Image du 19-05-01 (1139) : a) Conc<strong>en</strong>tration <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> a (échelle sur<br />
6), b) Coeffici<strong>en</strong>t d’atténuation diffuse K 490 (échelle sur 6), c) Diagramme <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> vs. K 490.<br />
5.1.4. L2 Quality F<strong>la</strong>gs<br />
Les f<strong>la</strong>gs sont <strong>de</strong>s indications <strong>de</strong> <strong>la</strong> fiabilité <strong>de</strong>s paramètres créés lors <strong>de</strong> l’étape <strong>de</strong><br />
traitem<strong>en</strong>t L2 et, s’ils sont activés lors du traitem<strong>en</strong>t L3 (lors du space bin), permett<strong>en</strong>t<br />
d’améliorer ce <strong>de</strong>rnier <strong>en</strong> t<strong>en</strong>ant compte <strong>de</strong>s données qui peuv<strong>en</strong>t être altérées par<br />
différ<strong>en</strong>ts facteurs. Les plus évi<strong>de</strong>nts sont <strong>la</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> nuages, <strong>de</strong> g<strong>la</strong>ce, <strong>de</strong> parties<br />
terrestres,… qui sont alors masqués par ces f<strong>la</strong>gs lors du traitem<strong>en</strong>t. D’autres pr<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t<br />
<strong>en</strong> compte <strong>de</strong>s facteurs tels qu’un fort angle zénithal du capteur ou du soleil, <strong>la</strong> turbidité<br />
<strong>de</strong> l’eau,…. Une liste <strong>de</strong>s f<strong>la</strong>gs est proposée <strong>en</strong> annexe (Annexe III). La figure 5.7<br />
40
permet <strong>de</strong> mesurer l’importance <strong>de</strong> ces f<strong>la</strong>gs et <strong>de</strong> se r<strong>en</strong>dre compte <strong>de</strong> <strong>la</strong> variation <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
qualité <strong>de</strong>s données <strong>en</strong> fonction <strong>de</strong>s jours.<br />
Fig. 5.7 : Affichage <strong>de</strong> tous les f<strong>la</strong>gs sur trois images différ<strong>en</strong>tes. La lég<strong>en</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong>s<br />
f<strong>la</strong>gs se rapporte à l’Annexe III.<br />
41
- F<strong>la</strong>g <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité<br />
Les eaux océaniques sont habituellem<strong>en</strong>t c<strong>la</strong>ssifiée <strong>en</strong> <strong>de</strong>ux types : cas 1 et cas 2<br />
(Case 1 and Case 2 waters). Le cas 1 représ<strong>en</strong>te les eaux <strong>de</strong> pleine mer qui sont <strong>en</strong><br />
général d’un bleu d’azur profond et presque aussi transpar<strong>en</strong>tes que du verre. Dans ce<br />
type d’eau, toutes les propriétés optiques sont déterminées par <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>,<br />
normalem<strong>en</strong>t faible, <strong>de</strong> phytop<strong>la</strong>ncton et <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> qui lui est associée. Dans <strong>de</strong><br />
telles eaux, les propriétés optiques sont re<strong>la</strong>tivem<strong>en</strong>t simples à analyser et modéliser. Le<br />
cas 2 représ<strong>en</strong>te <strong>de</strong>s eaux beaucoup moins c<strong>la</strong>ires et <strong>de</strong> couleur pouvant s’échelonner<br />
<strong>de</strong>s verts aux bruns <strong>en</strong> raison d’une <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> matières <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion beaucoup<br />
plus élevée. Ces eaux sont généralem<strong>en</strong>t côtières, issues <strong>de</strong> <strong>de</strong>ltas, d’upwelling ou<br />
prov<strong>en</strong>ant <strong>de</strong> <strong>la</strong> remise <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion <strong>de</strong> sédim<strong>en</strong>ts par les tempêtes. Ces eaux sont<br />
beaucoup plus productives que les eaux <strong>de</strong> cas 1 et, <strong>de</strong> manière générale, beaucoup<br />
plus turbi<strong>de</strong>s, provoquant ainsi une radiance plus élevée. Pour cette raison, un f<strong>la</strong>g<br />
t<strong>en</strong>ant compte <strong>de</strong> <strong>la</strong> forte turbidité est assigné aux pixels dans le cas où <strong>la</strong> réflectance à<br />
555 nm est élevée.<br />
Le f<strong>la</strong>g <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité distingue les eaux <strong>de</strong> cas 1 <strong>de</strong>s eaux <strong>de</strong> cas 2 <strong>en</strong> utilisant un<br />
algorithme d’irradiance-réflectance (irradiance reflectance algorithm) (Morel, 1988).<br />
- F<strong>la</strong>g <strong>de</strong> <strong>la</strong> bathymétrie<br />
Dans les zones où <strong>la</strong> profon<strong>de</strong>ur <strong>de</strong> l’eau est inférieure à 30 mètres, il est possible<br />
que le fond marin réflète les on<strong>de</strong>s lumineuses, faussant ainsi <strong>la</strong> réflectance issue <strong>de</strong><br />
l’eau. Afin <strong>de</strong> t<strong>en</strong>ir compte <strong>de</strong> cet effet, un f<strong>la</strong>g <strong>de</strong> bathymétrie est utilisé lorsque <strong>la</strong><br />
profon<strong>de</strong>ur est inférieure à 30 mètres.<br />
Dans le cas <strong>de</strong> cette étu<strong>de</strong>, ces <strong>de</strong>ux f<strong>la</strong>gs sont d’une importance particulière. La<br />
figure 5.8 propose une vue <strong>de</strong> ces <strong>de</strong>rniers sur certaines <strong>de</strong>s images SeaWiFS montrant<br />
une <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> élevée, moy<strong>en</strong>ne ou faible.<br />
Si l’on constate re<strong>la</strong>tivem<strong>en</strong>t aisém<strong>en</strong>t que le f<strong>la</strong>g <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité varie sur ces<br />
différ<strong>en</strong>tes images, une variation <strong>de</strong> celui <strong>de</strong> <strong>la</strong> bathymétrie est beaucoup plus<br />
difficilem<strong>en</strong>t repérable. En réalité, il s’agit d’une différ<strong>en</strong>ce minime <strong>de</strong> quelques pixels à<br />
peine, mais étant donné <strong>la</strong> résolution <strong>de</strong> 1 km, ce<strong>la</strong> <strong>la</strong>isse tout <strong>de</strong> même une certaine<br />
marge. Afin d’<strong>en</strong> tirer un peu plus d’information, il faudra savoir <strong>de</strong> quelle manière ce f<strong>la</strong>g<br />
est déterminé. S’agit-il <strong>de</strong> données fixes pour toutes les images ou est-il calculé à l’ai<strong>de</strong><br />
d’un algorithme intégrant le paramètre <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité ? En effet, l’effet <strong>de</strong> fond varie <strong>en</strong><br />
fonction <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité (Jaquet et al, 1999) : les eaux très turbi<strong>de</strong>s réduis<strong>en</strong>t <strong>la</strong><br />
profon<strong>de</strong>ur <strong>de</strong> pénétration <strong>de</strong>s on<strong>de</strong>s lumineuses, réduisant aussi <strong>de</strong> cette manière <strong>la</strong><br />
profon<strong>de</strong>ur à <strong>la</strong>quelle l’effet <strong>de</strong> fond se fait s<strong>en</strong>tir alors que dans le cas contraire, <strong>de</strong>s<br />
42
Fig. 5.8 : Comparaison <strong>de</strong> l’ext<strong>en</strong>sion <strong>de</strong>s f<strong>la</strong>gs <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité et <strong>de</strong> <strong>la</strong> bathymétrie sur<br />
certaines images représ<strong>en</strong>tatives.<br />
eaux très c<strong>la</strong>ires permettront les on<strong>de</strong>s lumineuses d’atteindre le fond <strong>de</strong> l’eau jusqu’à<br />
une plus gran<strong>de</strong> profon<strong>de</strong>ur et d’augm<strong>en</strong>ter <strong>de</strong> <strong>la</strong> sorte l’ét<strong>en</strong>due <strong>de</strong> <strong>la</strong> zone affectée par<br />
ce phénomène. La question est aussi <strong>de</strong> savoir si les différ<strong>en</strong>ces minimes repérées sur<br />
les images du f<strong>la</strong>g <strong>de</strong> <strong>la</strong> bathymétrie sont réelles ou s’il s’agit tout bonnem<strong>en</strong>t d’artéfacts.<br />
Cette question est d’autant plus justifiée du fait que certaines images comportant <strong>de</strong>s<br />
zones nuageuses montr<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s pixels recouverts du f<strong>la</strong>g <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité aux abords <strong>de</strong><br />
ces nuages alors qu’ils se situ<strong>en</strong>t <strong>en</strong> pleine mer. Dans ce cas, il s’agit c<strong>la</strong>irem<strong>en</strong>t<br />
44
d’artéfacts probablem<strong>en</strong>t provoqués d’une manière ou d’une autre par <strong>la</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong>s<br />
nuages.<br />
La figure 5.8 permet aussi <strong>de</strong> visualiser <strong>la</strong> répartition spatiale <strong>de</strong>s zones <strong>en</strong> général<br />
touchées par ces f<strong>la</strong>gs, et il n’est pas étonnant d’y retrouver celle du <strong>de</strong>lta du Nil. Dans<br />
<strong>la</strong> région <strong>de</strong> Beyrouth, ces f<strong>la</strong>gs apparaiss<strong>en</strong>t <strong>de</strong> manière plus ou moins constante, à<br />
quelques pixels <strong>de</strong> différ<strong>en</strong>ce près.<br />
5.1.4.1. Améliorations apportées par les f<strong>la</strong>gs<br />
Afin <strong>de</strong> se faire un idée <strong>de</strong> l’action <strong>de</strong>s f<strong>la</strong>gs <strong>en</strong> question sur le résultat final, <strong>la</strong> figure<br />
5.9 prés<strong>en</strong>te l’image <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a du 22-06-00 (jour 174) a) niveau 2 (pas <strong>de</strong><br />
f<strong>la</strong>g), b) niveau 3 avec les f<strong>la</strong>gs proposés par défaut par SeaDAS, c) niveau 3 avec les<br />
f<strong>la</strong>gs par défaut et celui <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité, d) niveau 3 avec les f<strong>la</strong>gs par défaut et celui <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
bathymétrie et e) niveau 3 avec les f<strong>la</strong>gs par défaut et ceux <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité et <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
bathymétrie. On constate que le f<strong>la</strong>g <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité semble avoir un plus grand effet que<br />
celui <strong>de</strong> <strong>la</strong> bathymétrie.<br />
Fig. 5.9 : Effets <strong>de</strong>s f<strong>la</strong>gs <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité et <strong>de</strong> <strong>la</strong> bathymétrie sur l’image <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> du 22-06-00 (174). a) Niveau 2 (L2), b) Niveau 3 (L3)<br />
avec les f<strong>la</strong>gs par défaut, c) L3 avec les f<strong>la</strong>gs par défaut et turbidité, d) L3 avec les f<strong>la</strong>gs<br />
par défaut et bathymétrie, e) L3 avec les f<strong>la</strong>gs par défaut et turbidité et bathymétrie.<br />
Les améliorations <strong>en</strong>g<strong>en</strong>drées par l’ajout <strong>de</strong> ces <strong>de</strong>ux f<strong>la</strong>gs se situ<strong>en</strong>t principalem<strong>en</strong>t<br />
sur <strong>la</strong> côte sud <strong>de</strong> <strong>la</strong> Méditerranée, dans <strong>la</strong> zone ét<strong>en</strong>due du <strong>de</strong>lta du Nil, et sur une<br />
45
petite zone <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte nord. La côte libanaise est peu touchée par l’action <strong>de</strong> ces f<strong>la</strong>gs.<br />
En ce qui concerne <strong>la</strong> bathymétrie, il faut préciser que le fond marin <strong>de</strong>sc<strong>en</strong>d rapi<strong>de</strong>m<strong>en</strong>t<br />
à une gran<strong>de</strong> profon<strong>de</strong>ur dans cette zone.<br />
5.2. Données MODIS<br />
Devant les diificultés r<strong>en</strong>contrées dès les premières phases <strong>de</strong> traitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> ces<br />
images, le problème a mom<strong>en</strong>taném<strong>en</strong>t été mis <strong>de</strong> côté avant que <strong>la</strong> question <strong>de</strong>s<br />
images MODIS ne soit abandonnée suite à <strong>la</strong> découverte <strong>de</strong> <strong>la</strong> possibilité <strong>de</strong> générer<br />
<strong>de</strong>s images <strong>de</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans sous SeaDAS à partir <strong>de</strong>s images<br />
SeaWiFS. Ceci prés<strong>en</strong>tait l’avantage <strong>de</strong> produire <strong>de</strong>s images <strong>de</strong> température dont<br />
l’ext<strong>en</strong>sion spatio-<strong>temporel</strong>le correspondrait à 100 % à celles <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a et <strong>de</strong>s<br />
autres paramètres traités (K 490, …). Malheureusem<strong>en</strong>t, ces résultats n’ont pas abouti à<br />
ce que nous espérions (cf. § 5.1.2).<br />
5.3. Données Landsat 7 TM<br />
Ces données, traitées <strong>en</strong> 1999-2000, ont déjà révélé une anomalie <strong>de</strong> <strong>la</strong> réflectance<br />
<strong>de</strong> l’eau dans <strong>la</strong> région <strong>de</strong> Beyrouth, <strong>en</strong> forme <strong>de</strong> panache, ainsi que quelques petits<br />
panaches d’anomalies <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface associés (cf. fig. 1.1). La résolution<br />
beaucoup plus fine (30 m) <strong>de</strong> ce capteur permet <strong>de</strong> bi<strong>en</strong> les repérer. Plutôt que <strong>de</strong><br />
couleur <strong>de</strong> l’eau, il vaut mieux parler ici <strong>de</strong> réflectance dans <strong>la</strong> ban<strong>de</strong> 1, exprimée<br />
simplem<strong>en</strong>t comme un indice ordinal proportionnel à <strong>la</strong> valeur <strong>de</strong>s nombres digitaux<br />
(ND). Cet indice représ<strong>en</strong>te <strong>la</strong> turbidité globale <strong>de</strong> l’eau (<strong>chlorophylle</strong> et matières <strong>en</strong><br />
susp<strong>en</strong>sion), mais égalem<strong>en</strong>t le signal <strong>de</strong> surface (“slicks“ : surfaces lisses dues à <strong>la</strong><br />
sécrétion <strong>de</strong> graisse du phytop<strong>la</strong>ncton, mais égalem<strong>en</strong>t aux marées noires, “white<br />
caps“ : moutons). Son interprétation doit donc être faite avec pru<strong>de</strong>nce.<br />
Sur les cinq images Landsat, seules 3 ont une image SeaWiFS correspondante. La<br />
comparaison effectuée porte uniquem<strong>en</strong>t sur les images du 21-05-00 (142) et du 22-06-<br />
00 (174), car l’image du 10-09-97 <strong>de</strong> Landsat 5 (9299) n’a pas pu être <strong>en</strong>tièrem<strong>en</strong>t<br />
traitée. La figure 5.10 montre une comparaison <strong>de</strong>s images issues <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux capteurs,<br />
du point <strong>de</strong> vue <strong>de</strong> <strong>la</strong> répartition <strong>de</strong>s valeurs uniquem<strong>en</strong>t. En effet, les lég<strong>en</strong><strong>de</strong>s <strong>de</strong>s<br />
<strong>de</strong>ux images Landsat 7 ne sont pas i<strong>de</strong>ntiques. De plus, elles montr<strong>en</strong>t uniquem<strong>en</strong>t <strong>la</strong><br />
turbidité (ou coloration) <strong>de</strong> l’eau, alors que les images SeaWiFS montr<strong>en</strong>t <strong>la</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a.<br />
L’image du 21-05-00 <strong>de</strong> SeaWiFS montre une forte valeur juste au nord <strong>de</strong><br />
Beyrouth. On retrouve cette forte valeur sur l’image Landsat correspondant, mais <strong>de</strong><br />
manière décalée, semble-t-il. Cette <strong>de</strong>rnière montre <strong>de</strong>ux zones avoisinnantes <strong>de</strong> plus<br />
46
Fig. 5.10 : Comparaison <strong>en</strong>tre <strong>de</strong>s images <strong>de</strong> SeaWiFS (à gauche) et <strong>de</strong>s images <strong>de</strong><br />
Landsat TM1 (à droite) pour les jours a) 142 (21-05-00) et b) 174 (22-06-00). Le codage<br />
couleur <strong>de</strong>s images Landsat va du violet (ND bas) au rouge (ND élevé).<br />
faibles valeurs, qui ne sont pas visibles sur les images <strong>de</strong> SeaWiFS. Par contre, au sud<br />
<strong>de</strong> Beyrouth, les <strong>de</strong>ux images montr<strong>en</strong>t <strong>de</strong> fortes valeurs le long <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte. Cette<br />
<strong>de</strong>rnière zone est aussi visible sur les <strong>de</strong>ux images du 22-06-00 (Landsat et SeaWiFS).<br />
L’image Landsat du 22-06-00 montre toujours une zone <strong>de</strong> fortes valeurs juste au nord<br />
<strong>de</strong> Beyrouth bordée d’une zone <strong>de</strong> plus faible <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>. Toutefois, l’ét<strong>en</strong>due <strong>de</strong><br />
cette zone et les contrastes sont moins importants que sur l’image du 21-05-00. L’image<br />
SeaWiFS correspondante (22-06-00) ne montre pas ces variations, mais simplem<strong>en</strong>t<br />
une zone <strong>de</strong> forte <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> plus ou moins uniforme. Il est <strong>en</strong>core intéressant <strong>de</strong><br />
noter que les <strong>de</strong>ux images Landsat ainsi que l’image SeaWiFS du 22-06-00 montr<strong>en</strong>t<br />
une zone juste au sud <strong>de</strong> <strong>la</strong> pointe <strong>de</strong> Beyrouth où les valeurs sont plus faibles.<br />
47
6. Conclusions et recommandations<br />
La recherche <strong>de</strong>s données SeaWiFS sur internet s’est avérée fructueuse. Elle a<br />
permis <strong>de</strong> collecter une tr<strong>en</strong>taine d’images qui ont par <strong>la</strong> suite été traitées grâce au<br />
logiciel SeaDAS, pour <strong>en</strong> tirer <strong>de</strong>s cartes <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a<br />
ponctuelles et moy<strong>en</strong>nes, du coeffici<strong>en</strong>t d’atténuation diffuse à 490 nm (K 490) et <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
température <strong>de</strong> surface.<br />
Ces images permett<strong>en</strong>t le suivi <strong>de</strong> l’évolution <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a<br />
dans <strong>la</strong> Méditerranée ori<strong>en</strong>tale, et plus particulièrem<strong>en</strong>t le long <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte libanaise,<br />
durant une année s’éta<strong>la</strong>nt <strong>de</strong> Mai 2000 à Juin 2001. Grâce à ce suivi, les points<br />
suivants ont été mis <strong>en</strong> évi<strong>de</strong>nce :<br />
- une forte <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> dans <strong>la</strong> zone du <strong>de</strong>lta du Nil, ainsi qu’une<br />
ext<strong>en</strong>sion <strong>de</strong> cette zone le long <strong>de</strong> <strong>la</strong> côte est, probablem<strong>en</strong>t suite à<br />
<strong>de</strong>s courants côtiers <strong>en</strong> direction du nord.<br />
- <strong>la</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>en</strong> différ<strong>en</strong>ts <strong>en</strong>droits et différ<strong>en</strong>ts mom<strong>en</strong>ts <strong>de</strong> panaches,<br />
gyres et champignons, indicateurs <strong>de</strong> courants et <strong>de</strong> flux <strong>de</strong>s masses<br />
d’eaux.<br />
- une plus forte <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> générale sur <strong>la</strong> côte qu’<strong>en</strong> pleine mer<br />
ainsi que dans le nord <strong>de</strong> <strong>la</strong> zone d’étu<strong>de</strong>.<br />
- <strong>de</strong>s zones <strong>de</strong> plus forte <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> à caractère plus ou moins<br />
perman<strong>en</strong>t tout au long <strong>de</strong> l’année dans <strong>la</strong> région <strong>de</strong> Beyrouth ainsi<br />
que dans le région <strong>de</strong> Tripoli.<br />
- l’influ<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong>s eaux <strong>de</strong> surface sur <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong><br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a <strong>en</strong> fonction <strong>de</strong>s saisons (plus élevée <strong>en</strong> hiver).<br />
Le coeffici<strong>en</strong>t d’atténuation diffuse à 490 nm montre une forte corré<strong>la</strong>tion avec <strong>la</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a. Ceci révèle que cette <strong>de</strong>rnière est un composant<br />
majeur <strong>de</strong>s particules <strong>en</strong> susp<strong>en</strong>sion dans l’eau.<br />
La température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans obt<strong>en</strong>ue à partir <strong>de</strong>s images SeaWiFS n’est<br />
qu’une moy<strong>en</strong>ne pluri-annuelle établie à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> données prov<strong>en</strong>ant d’AVHRR. Afin <strong>de</strong><br />
corréler ce paramètre à <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong>, il faudrait se tourner vers <strong>de</strong>s<br />
données prov<strong>en</strong>ant d’autres capteurs permettant d’obt<strong>en</strong>ir <strong>de</strong>s images ponctuelles. Pour<br />
<strong>de</strong>s raisons techniques, les images issues <strong>de</strong> MODIS n’ont pas pu être utilisées dans le<br />
cadre <strong>de</strong> ce travail.<br />
Afin <strong>de</strong> pousser plus <strong>en</strong> avant cette étu<strong>de</strong>, il faudrait obt<strong>en</strong>ir <strong>de</strong>s images va<strong>la</strong>bles <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans. Des données re<strong>la</strong>tives aux courants marins et<br />
leurs variations saisonnières permettrai<strong>en</strong>t <strong>de</strong> mieux compr<strong>en</strong>dre l’origine, <strong>la</strong> forme et <strong>la</strong><br />
répartition spatiale et <strong>temporel</strong>le <strong>de</strong>s panaches visibles sur les images <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a. Les courants étant liés aux v<strong>en</strong>ts dominants, <strong>de</strong>s<br />
49
données concernant ces <strong>de</strong>rniers pourrai<strong>en</strong>t aussi être utiles. Dans le but <strong>de</strong> mieux<br />
suivre l’évolution <strong>de</strong> ces panaches, on pourrait aussi t<strong>en</strong>ter un suivi quotidi<strong>en</strong> par<br />
l’intermédiaire <strong>de</strong>s images SeaWiFS. A ce niveau, <strong>de</strong>s données <strong>de</strong> température <strong>de</strong>s<br />
eaux <strong>de</strong> surface, <strong>de</strong>s courants et <strong>de</strong>s v<strong>en</strong>ts permettrai<strong>en</strong>tt <strong>de</strong> mettre <strong>en</strong> évi<strong>de</strong>nce le<br />
temps <strong>de</strong> réponse <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> par rapport à ces paramètres.<br />
L’utilisation d’images SeaWiFS pour cette étu<strong>de</strong> se révèle concluante : les données<br />
sont facilem<strong>en</strong>t accessibles, et le logiciel SeaDAS permet <strong>de</strong> les traiter pour <strong>en</strong> retirer<br />
les paramètres choisis. La résolution <strong>de</strong> 1 km <strong>de</strong> ces images <strong>en</strong> fait un bon outil<br />
d’exploration générale <strong>de</strong>s paramètres, mais pour plus <strong>de</strong> précision sur une région<br />
donnée, il faudrait par <strong>la</strong> suite se tourner vers <strong>de</strong>s capteurs proposant une plus gran<strong>de</strong><br />
résolution.<br />
50
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[5] http://seawifs.gsfc.nasa.gov/SEAWIFS/sanctuary_3.html<br />
[6] http://eosdata.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/OCDST/fluoresc<strong>en</strong>ce.html<br />
• Liste <strong>de</strong> 90 p<strong>la</strong>teformes et capteurs :<br />
[7] http://quercus.art.man.ac.uk/rs/<br />
• Capteurs actifs dans le domaine <strong>de</strong> <strong>la</strong> couleur <strong>de</strong>s océans :<br />
[8] http://daac.gsfc.nasa.gov/oceancolor/oc_s<strong>en</strong>sors.html<br />
[9] http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/OCDST/seawifs_readme.html<br />
• Comman<strong>de</strong>s <strong>de</strong> données :<br />
[10] http://daac.gsfc.nasa.gov/ (SeaWIFS)<br />
[11] http://daac.gsfc.nasa.gov/data/dataset/MODIS/in<strong>de</strong>x.html (MODIS)<br />
[12] http://redhook.gsfc.nasa.gov/~imswww/pub/imswelcome/ (MODIS)<br />
• Formta HDF :<br />
[13] http://daac.gsfc.nasa.gov/REFERENCE_DOCS/HDF/gdaac_hdf.html<br />
[18] http://hdf.ncsa.uiuc.edu/<br />
[19] http://hdf.ncsa.uiuc.edu/hdf-java-html/hdfview/in<strong>de</strong>x.html<br />
[20] http://hdfeos.gsfc.nasa.gov/hdfeos/in<strong>de</strong>x.cfm<br />
(http://hdfeos.gsfc.nasa.gov/hdfeos/<strong>de</strong>tails.cfm?swlD=4)<br />
• SeaDAS :<br />
[14] http://seadas.gsfc.nasa.gov/<br />
[15] http://seadas.gsfc.nasa.gov/doc/l3bin/l3bin.html<br />
• ESRI :<br />
[16] http://www.esri.com<br />
[17] http://arcscripts.esri.com/<br />
52
• Capteurs pour <strong>la</strong> couleur <strong>de</strong> l’eau (ocean color s<strong>en</strong>sor) :<br />
CZCS : http://daac.gsfc.nasa.gov/DATASET_DOCS/czcs_dataset.html<br />
GLI : http://sharaku.eorc.nasda.go.jp/GLI/in<strong>de</strong>x.html<br />
MERIS : http://<strong>en</strong>visat.estec.esa.nl/instrum<strong>en</strong>ts/meris/in<strong>de</strong>x.html/<br />
http://auc.dfd.dlr.<strong>de</strong>/MERIS/main.html<br />
MODIS : http://modis.gsfc.nasa.gov/<br />
MOS : http://www.ba.dlr.<strong>de</strong>/NE-WS/ws5/mos_home.html<br />
OCI : http://rocsat1.oci.ntou.edu.tw/<strong>en</strong>/oci/in<strong>de</strong>x.html<br />
OCM : http://www.isro.org/programmes.html<br />
OCTS : http://www.eoc.nasda.go.jp/gui<strong>de</strong>/satellite/s<strong>en</strong>data/octs_e.html<br />
OSMI : http://kompsat.kari.re.kr/<strong>en</strong>glish/in<strong>de</strong>x.asp<br />
POLDER : http://smsc.cnes.fr/POLDER/<br />
SeaWIFS : http://seawifs.gsfc.nasa.gov/<br />
VIIRS : http://www.ipo.noaa.gov/viirs.html<br />
• Capteur pour <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans :<br />
AVHRR-SST : http://podaac.jpl.nasa.gov/sst/<br />
• Projet CZISL :<br />
http://www.grid.unep.ch/activities/capacitybuilding/lebanon/in<strong>de</strong>x.php<br />
• Galerie d’images :<br />
http://visibleearth.nasa.gov/<br />
• Autres sources d’information :<br />
http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/<br />
http://daac.gsfc.nasa.gov/DATASET_DOCS/<br />
http://daac.gsfc.nasa.gov/DATASET_DOCS/SeaWiFS_L3_Gui<strong>de</strong>.html<br />
http://daac.gsfc.nasa.gov/DATASET_DOCS/SeaWiFS_L1A2_Gui<strong>de</strong>.html<br />
• Quelques lectures :<br />
o Turbidity – Through a Water Column, Darkly :<br />
http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/OCDST/turbid_1.html<br />
http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/OCDST/turbid_2.html<br />
http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/OCDST/turbid_3.html<br />
o CZCS C<strong>la</strong>ssic Sc<strong>en</strong>es :<br />
http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/OCDST/c<strong>la</strong>ssic_sc<strong>en</strong>es.html<br />
53
8. Annexes<br />
8.1. Annexe I : Description <strong>de</strong>s différ<strong>en</strong>ts niveaux <strong>de</strong> données<br />
• What are SeaWiFS Level-0 (L0), Level-1A, Level-1B, 2, 3, SMI and BROWSE<br />
data ?<br />
L0: Initial data from the SeaWiFS s<strong>en</strong>sor. Reconstructed, unprocessed<br />
instrum<strong>en</strong>t/payload data at full resolution.<br />
L1A: Reconstructed, unprocessed instrum<strong>en</strong>t data at full resolution, including<br />
radiometric and geometric calibration coeffici<strong>en</strong>ts and georefer<strong>en</strong>cing parameters<br />
(i.e., p<strong>la</strong>tform ephemeris) computed and app<strong>en</strong><strong>de</strong>d, but not applied to the L0<br />
data.<br />
L1B: At-s<strong>en</strong>sor radiances <strong>de</strong>rived by applying the s<strong>en</strong>sor calibration to the Level<br />
1A counts at the same resolution and location as the Level 1A data. (Only<br />
avai<strong>la</strong>ble with SeaDAS, not avai<strong>la</strong>ble from the Goddard DAAC).<br />
L2: Derived <strong>en</strong>vironm<strong>en</strong>tal variables at the same resolution and location as the<br />
L1 data.<br />
L3 Binned: Variables mapped on uniform space-time grid scales, usually with<br />
some complet<strong>en</strong>ess and consist<strong>en</strong>cy.<br />
L3 SMI: The Standard Mapped Image product is the image repres<strong>en</strong>tation of the<br />
L3 binned data. The product is a byte-valued two dim<strong>en</strong>sional array (4096 x<br />
2048) repres<strong>en</strong>ting an equidistant cylindrical projection of the globe.<br />
BROWSE - In g<strong>en</strong>eral, the browse products are subsampled raster images of<br />
the L1A, L2 and L3 SMI files:<br />
o L1A browse is a Quasi-true-color composite of Bands 6,5 and 1 (i.e.<br />
670nm, 555nm and 412nm) with a Rayleigh correction applied to remove<br />
haze.<br />
o L2 browse is a subsampled raster image of the Level-2 "chlorophyll a<br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>" product.<br />
o L3 browse is a subsampled raster image of the Level-3 SMI "chlorophyll a<br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>" product.<br />
(http://seadas.gsfc.nasa.gov/doc/sds_faq.html )<br />
55
Level-1A Data Products<br />
Level-1A products contain all the Level-0 data (raw radiance counts from all bands<br />
as well as spacecraft and instrum<strong>en</strong>t telemetry), app<strong>en</strong><strong>de</strong>d calibration and navigation<br />
data, and instrum<strong>en</strong>t and selected spacecraft telemetry that are reformatted and also<br />
app<strong>en</strong><strong>de</strong>d. Each Level-1A product is stored as one physical HDF file.<br />
There are Level-1A products for each of the following data types: global-area<br />
coverage (GAC), local-area coverage (LAC), lunar calibration, so<strong>la</strong>r calibration, TDI<br />
check, and HRPT for direct- readout data. (The g<strong>en</strong>eric term LAC is also used to refer to<br />
all full-resolution, recor<strong>de</strong>d data, including lunar, so<strong>la</strong>r, and TDI data.) HRPT data are<br />
collected at the NASA/GSFC HRPT station or NOAA HRPT stations, whereas all other<br />
data types are from recording dumps to the Wallops Flight Facility.<br />
GAC data are subsampled from full-resolution data with every fourth pixel of a scan<br />
line (from LAC pixels 147 to 1135) and every fourth scan line being recor<strong>de</strong>d for each<br />
swath (the Earth data collection portion of an orbit). Thus, GAC data are comprised of<br />
248 pixels per scan line, whereas all other types are comprised of 1,285 pixels per scan<br />
line. A GAC sc<strong>en</strong>e will also repres<strong>en</strong>t an <strong>en</strong>tire swath, whereas LAC sc<strong>en</strong>es are <strong>de</strong>fined<br />
by the number of continuously recor<strong>de</strong>d scans, and HRPT sc<strong>en</strong>es are <strong>de</strong>fined by the<br />
number of continuously received scans from one satellite pass.<br />
Level-1A Browse Products<br />
Each Level-1A browse product is g<strong>en</strong>erated from a corresponding Level-1A GAC or<br />
HRPT product. The main data cont<strong>en</strong>ts of the product are a subsampled version of the<br />
band-8 raw radiance counts image stored as one byte per pixel. Each Level-1A browse<br />
product corresponds exactly in geographical coverage (scan-line and pixel ext<strong>en</strong>t) to that<br />
of its par<strong>en</strong>t Level-1A product and is stored in one physical HDF file.<br />
Level-2 GAC Data Products<br />
Each Level-2 GAC product is g<strong>en</strong>erated from a corresponding Level-1A GAC<br />
product. The main data cont<strong>en</strong>ts of the product are the geophysical values for each<br />
pixel, <strong>de</strong>rived from the Level-1A raw radiance counts by applying the s<strong>en</strong>sor calibration,<br />
atmospheric corrections, and bio-optical algorithms. Each Level-2 GAC product<br />
corresponds exactly in geographical coverage (scan-line and pixel ext<strong>en</strong>t) to that of its<br />
par<strong>en</strong>t Level-1A product and is stored in one physical HDF file.<br />
The 12 geophysical values <strong>de</strong>rived for each pixel are five water-leaving radiances for<br />
bands 1 to 5, two aerosol radiances for bands 6 and 8, the pigm<strong>en</strong>t <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> using<br />
a CZCS- type algorithm, the chlorophyll a <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>, the diffuse att<strong>en</strong>uation<br />
coeffici<strong>en</strong>t at band 3, the epsilon value for the aerosol correction of bands 6 and 8, and<br />
56
the aerosol optical thickness at band 8. In addition, 16 f<strong>la</strong>gs are associated with each<br />
pixel indicating if any of the following conditions existed for that pixel: atmospheric<br />
correction algorithm failure, <strong>la</strong>nd, missing ancil<strong>la</strong>ry data, Sun glint, total radiance greater<br />
than the knee value, <strong>la</strong>rge spacecraft z<strong>en</strong>ith angle, shallow water, negative water-leaving<br />
radiance, stray light, cloud or ice, coccolithophores, Case 2 water, <strong>la</strong>rge so<strong>la</strong>r z<strong>en</strong>ith<br />
angle, high aerosol <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>, low water- leaving radiance at band 5, and a<br />
chlorophyll algorithm failure.<br />
Level-2 Browse Products<br />
Each Level-2 browse product is g<strong>en</strong>erated from a corresponding Level-2 GAC<br />
product. The main data cont<strong>en</strong>ts of the product are a subsampled version of the<br />
chlorophyll a image stored as one byte per pixel. Each Level-2 browse product<br />
corresponds exactly in geographical coverage (scan-line and pixel ext<strong>en</strong>t) to that of its<br />
par<strong>en</strong>t Level-2 product and is stored in one physical HDF file.<br />
Level-3 Binned Data Products<br />
Level-3 binned data products consist of the accumu<strong>la</strong>ted data for all Level-2 GAC<br />
products corresponding to a period of one day, 8 days, a cal<strong>en</strong>dar month, or a cal<strong>en</strong>dar<br />
year. The data are stored in a repres<strong>en</strong>tation of a global, equal-area grid whose grid<br />
cells, or "bins," are approximately 81 km2.<br />
Each Level-3 binned data product is stored in <strong>multi</strong>ple HDF files. Each <strong>multi</strong>-file<br />
product inclu<strong>de</strong>s a main file containing all product-level metadata and data for each bin<br />
that are common to all the binned geophysical parameters. In addition, each product<br />
inclu<strong>de</strong>s 12 subordinate files, each of which contains data of one binned geophysical<br />
parameter for all bins. Subordinate files must be read in conjunction with the associated<br />
main file.<br />
The 12 binned geophysical parameters are five water-leaving radiances for bands 1<br />
to 5, the aerosol radiance for band 6, the pigm<strong>en</strong>t <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> using a CZCS-type<br />
algorithm, the chlorophyll a <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>, the diffuse att<strong>en</strong>uation coeffici<strong>en</strong>t at band 3,<br />
the ratio of chlorophyll a <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> to the diffuse att<strong>en</strong>uation coeffici<strong>en</strong>t at band 3,<br />
the epsilon value for the aerosol correction of bands 6 and 8, and the aerosol optical<br />
thickness at band 8. For each of these values and for each bin, the maximum likelihood<br />
estimator (MLE) mean, median, mo<strong>de</strong>, and standard <strong>de</strong>viation may be <strong>de</strong>rived. In<br />
addition, the number of pixels binned and the number of contributing sc<strong>en</strong>es is stored for<br />
each bin.<br />
57
Level-3 Standard Mapped Image Products<br />
The Level-3 standard mapped image (SMI) products are image repres<strong>en</strong>tations of<br />
binned data products. This image is a byte-valued, two-dim<strong>en</strong>sional array of an<br />
Equidistant Cylindrical projection of the globe. Each SMI product contains one image of<br />
a geophysical parameter and is stored in one physical HDF file.<br />
Five SMI products are g<strong>en</strong>erated from each binned data product, one for each of the<br />
following geophysical parameters: chlorophyll a <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>, CZCS-like pigm<strong>en</strong>t<br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong>, normalized water-leaving radiance at band 5, aerosol optical thickness at<br />
band 8, and diffuse att<strong>en</strong>uation coeffici<strong>en</strong>t at band 3. Thus, each SMI product repres<strong>en</strong>ts<br />
data binned over the period covered by the par<strong>en</strong>t product. The MLE mean is used in<br />
each case to obtain the values for the SMI grid points from the binned data products.<br />
Level-3 Browse Products<br />
Each Level-3 browse product is g<strong>en</strong>erated from a corresponding chlorophyll a SMI<br />
product. The main data cont<strong>en</strong>ts of the product are a subsampled version of the SMI<br />
image array stored as one byte per pixel. Each Level-3 browse product is stored in one<br />
physical HDF file.<br />
Near Real-Time Ancil<strong>la</strong>ry Data Products<br />
Products of the meteorological data--meridional wind, zonal wind, pressure, and<br />
re<strong>la</strong>tive humidity--and total ozone, used during the Level-2 operational processing, are<br />
ma<strong>de</strong> avai<strong>la</strong>ble by the Project. (Re<strong>la</strong>tive humidity is not curr<strong>en</strong>tly used during the<br />
processing.) The meteorological and ozone data are referred to as ancil<strong>la</strong>ry data. These<br />
products are grid<strong>de</strong>d, Equidistant Cylindrical images of, or <strong>de</strong>rived from, data from other<br />
ag<strong>en</strong>cies. These data repres<strong>en</strong>t global "snapshots" at frequ<strong>en</strong>cies of at least once per<br />
day and as such are consi<strong>de</strong>red as near real-time (NRT) data. Each product is contained<br />
in one physical HDF file.<br />
As part of its quality control procedures, the Project may modify suspect values and<br />
fill missing values of NRT ancil<strong>la</strong>ry data grid points. An associated "Q/C" field is stored<br />
with each ancil<strong>la</strong>ry parameter image for recording any modifications to the original data.<br />
If a grid point's ancil<strong>la</strong>ry data value is changed, the corresponding Q/C grid point is set<br />
equal to 1; otherwise, it is set equal to 0.<br />
Climatological Ancil<strong>la</strong>ry Data Products<br />
Climatologies of the ancil<strong>la</strong>ry data required for Level-2 processing have be<strong>en</strong> created<br />
by the SeaWiFS Project. These climatologies can be used by the Level-2 processing<br />
58
software in lieu of NRT data wh<strong>en</strong> the NRT data are unavai<strong>la</strong>ble or <strong>de</strong>emed to be of poor<br />
quality.<br />
Two climatological products, each a single HDF file, are used--one for four<br />
meteorological parameters and the other for ozone. For each of these five parameters,<br />
long-term monthly means were calcu<strong>la</strong>ted using data from other ag<strong>en</strong>cies. The means,<br />
along with the associated standard <strong>de</strong>viations and number of observations, are stored as<br />
grid<strong>de</strong>d, Equidistant Cylindrical images.<br />
S<strong>en</strong>sor Calibration Table<br />
The s<strong>en</strong>sor calibration table is comprised of a set of parameters required for applying<br />
the s<strong>en</strong>sor calibration to raw (Level-1A) data. The table is stored as one physical HDF<br />
file that is avai<strong>la</strong>ble as a SeaWiFS product.<br />
The calibration table inclu<strong>de</strong>s parameters that will not be changed and parameters<br />
that may be updated. Updates are performed by the SeaWiFS Project and result in the<br />
app<strong>en</strong>ding of data to the file's cont<strong>en</strong>ts--no data are <strong>de</strong>leted. Wh<strong>en</strong>ever it is updated, a<br />
new version of the file is ma<strong>de</strong> avai<strong>la</strong>ble as a product. Results of vicarious calibration<br />
studies can indicate if updates are nee<strong>de</strong>d to improve previous calibration parameter<br />
values or to account for changes in s<strong>en</strong>sor characteristics.<br />
SeaWiFS Simu<strong>la</strong>ted Data Description<br />
A realistic simu<strong>la</strong>ted data set is ess<strong>en</strong>tial for mission readiness preparations and can<br />
pot<strong>en</strong>tially assist in all phases of ground support for a future mission. Such a data set<br />
was created for the Sea-viewing Wi<strong>de</strong> Field-of view S<strong>en</strong>sor (SeaWiFS), a global ocean<br />
color mission due for <strong>la</strong>unch in 1995. This data set incorporates a repres<strong>en</strong>tation of<br />
virtually every known aspect of the flight mission. Thus it provi<strong>de</strong>s a high fi<strong>de</strong>lity data set<br />
for testing most phases of the ground system, including data processing, data transfers,<br />
calibration and validation, quality control, and mission operations. The data set is<br />
constructed for a sev<strong>en</strong>-day period, March 25-31, 1994. Specific features of the data set<br />
are: it inclu<strong>de</strong>s Global Area Coverage (GAC), recor<strong>de</strong>d Local Area Coverage (LAC) and<br />
real-time High Resolution Picture Transmission (HRPT) data for the sev<strong>en</strong>-day period; it<br />
inclu<strong>de</strong>s a realistic orbit which is propagated using a Brouwer-Lyddane mo<strong>de</strong>l with drag;<br />
the data correspond to a command schedule based on the orbit for this sev<strong>en</strong>- day<br />
period; it inclu<strong>de</strong>s total (at-satellite) radiances for ocean, <strong>la</strong>nd, clouds, and ice; it utilizes<br />
a high-resolution <strong>la</strong>nd/sea mask; it inclu<strong>de</strong>s actual SeaWiFS spectral responses; it<br />
inclu<strong>de</strong>s the actual s<strong>en</strong>sor saturation responses; it is formatted according to curr<strong>en</strong>t<br />
onboard data structures; and it inclu<strong>de</strong>s corresponding telemetry (instrum<strong>en</strong>t and<br />
spacecraft) data.<br />
http://seawifs.gsfc.nasa.gov/SEAWIFS/SOFTWARE/DATA_PRODUCTS.html#1<br />
59
8.2. Annexe II : Traitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s images SeaWiFS à l’ai<strong>de</strong> du logiciel SeaDAS<br />
• What is SeaDAS ?<br />
SeaDAS is a compreh<strong>en</strong>sive image analysis package for processing, disp<strong>la</strong>ying and<br />
analyzing all SeaWiFS (Sea-viewing Wi<strong>de</strong> Field-of-view S<strong>en</strong>sor) data products and<br />
ancil<strong>la</strong>ry data. SeaWiFS data products inclu<strong>de</strong> L0, L1A, L1B, L1A-Browse, L2, L2-<br />
Browse, L3 Binned, L3 Standard Mapped Image (SMI) and L3-Browse products.<br />
Ancil<strong>la</strong>ry data inclu<strong>de</strong> Wind, Pressure, Precipitable H20 and OZONE data from NCEP.<br />
The source of the ozone data is EP/TOMS.<br />
In addition, SeaDAS can also process OCTS, MOS and CZCS data. SeaDAS can only<br />
disp<strong>la</strong>y, but not process, AVHRR SST and MODIS data.<br />
The SeaDAS source co<strong>de</strong> is FREE and avai<strong>la</strong>ble via FTP. SeaDAS is supported by the<br />
NASA ocean biochemistry program un<strong>de</strong>r UPN S79-11-03-20 to C. R. Mcc<strong>la</strong>in (P.I).<br />
Nous possédons <strong>de</strong>s fichiers cont<strong>en</strong>ant les données brutes <strong>de</strong>s 8 ban<strong>de</strong>s <strong>de</strong><br />
SeaWIFS <strong>en</strong> format HDF, ainsi que <strong>de</strong>s fichiers auxilliaires météorologiques, d’ozone et<br />
<strong>de</strong> calibration du capteur. Le traitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s images est toutefois possible sans ces<br />
fichiers auxilliaires, car SeaDAS conti<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s fichiers par défauts, qui sont<br />
automatiquem<strong>en</strong>t proposés lors <strong>de</strong>s différ<strong>en</strong>tes manipu<strong>la</strong>tions. Il <strong>en</strong> revi<strong>en</strong>t à l’utilisateur<br />
<strong>de</strong> les accepter ou d’indiquer les fichiers complém<strong>en</strong>taires correspondants à l’image<br />
traitée.<br />
1. Visualisation<br />
Les données <strong>de</strong> niveau L1A sont visualisable par <strong>la</strong> fonction Seadisp (SeaDAS Main<br />
M<strong>en</strong>u / Seadisp ; Seadisp Main M<strong>en</strong>u / Load /SeaWIFS) qui nous permet <strong>de</strong> visualiser<br />
chacune <strong>de</strong>s 8 ban<strong>de</strong>s <strong>de</strong> données brutes. Une fois affichées, le m<strong>en</strong>u Functions dans<br />
<strong>la</strong> f<strong>en</strong>être d’affichage permet différ<strong>en</strong>tes manipu<strong>la</strong>tions sur ces images :<br />
- Grid and Coastline graphics<br />
- Projection & globe spinning<br />
- Ship track plot and data extraction, interactive data line extraction<br />
- Cursor location and data disp<strong>la</strong>ying<br />
- User-controlled disp<strong>la</strong>y scaling<br />
- Multiple frame buffers for image disp<strong>la</strong>y<br />
- Interactive annotation g<strong>en</strong>eration<br />
- Histogram and color bar<br />
- Color manipu<strong>la</strong>tion, <strong>multi</strong>ple concurr<strong>en</strong>t color tables, <strong>de</strong>nsity slicing<br />
- Cursor location and data disp<strong>la</strong>ying<br />
- Image data spreadsheet for raw and/or geophysical values<br />
- Image looping/movie<br />
- Scatter plot/contour plot/profile plot<br />
60
- Data disp<strong>la</strong>y across <strong>multi</strong>ple bands<br />
- Bathymetry g<strong>en</strong>eration<br />
- Arithmetic band functions<br />
- X-Y shifting<br />
- User-<strong>de</strong>fined band operations<br />
- Postscript, PNG output image formats.<br />
- ASCII, HDF SD and binary f<strong>la</strong>t file output data formats.<br />
2. Images browse<br />
A partir du niveau L1A, il est possible <strong>de</strong> générer <strong>de</strong>s imagettes, browse, permettant<br />
<strong>de</strong> visualiser <strong>en</strong> presque vraies couleurs (near true-color) l’image satellite ainsi traitée à<br />
partir <strong>de</strong>s ban<strong>de</strong>s 6, 5 et 1.<br />
• How do I create a nice-looking SeaWiFS L1A true color image?<br />
To create a nice-looking true color image from SeaWiFS L1A data, use the browse<br />
function found in the Process->SeaWiFS m<strong>en</strong>u. This will allow you to create a L1A<br />
browse image at full resolution if <strong>de</strong>sired. To create an image at full resolution, set the X<br />
and Y sampling rates to 1.<br />
The Load->True option in the g<strong>en</strong>eral disp<strong>la</strong>y program does not give very clear results for<br />
true color since the Rayleigh correction has not be<strong>en</strong> applied. The browse program<br />
applies the Rayleigh correction wh<strong>en</strong> creating the L1A browse file.<br />
3. Traitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s images au niveau 2<br />
Il n’est pas nécessaire <strong>de</strong> transformer les images au niveau L1B avant <strong>de</strong> les traiter au<br />
niveau L2. Cette manipu<strong>la</strong>tion peut se faire directem<strong>en</strong>t à partir du niveau L1A. Lors<br />
<strong>de</strong> cette étape, les données <strong>de</strong> radiance brute sont transformées <strong>en</strong> valeurs<br />
géophysiques sur <strong>la</strong> base d’algorythmes appropriés. Toute une liste <strong>de</strong> produits est<br />
réalisable (cf tableaux II.2 et II.3). La f<strong>en</strong>être principale s’ouvre à partir <strong>de</strong> SeaDAS<br />
Main M<strong>en</strong>u / Process / SeaWIFS / msl12.0.<br />
Description: This program performs Level-2 processing on SeaWiFs, OCTS or MOS data<br />
and g<strong>en</strong>erates Level-2 geophysical products by applying atmospheric corrections and bio-optical<br />
algorithms to the SeaWiFs, OCTS or MOS data. The OCTS input must be either a NASDA L1B<br />
format file or a SIMBIOS-format L1B file (g<strong>en</strong>erated by l1bocts). The MOS input must be MOS-<br />
B L1B data. The SeaWiFs input may be either a L1A or L1B file. For a complete user's gui<strong>de</strong><br />
on this program, see http://simbios.gsfc.nasa.gov/Docum<strong>en</strong>ts/MSl12_User.pdf. In the following<br />
docum<strong>en</strong>tation, the italicized word s<strong>en</strong>sor should be rep<strong>la</strong>ced by either the word 'seawifs', 'mos'<br />
or 'octs', <strong>de</strong>p<strong>en</strong>ding on the s<strong>en</strong>sor data being processed.<br />
There are 211 Level-2 products avai<strong>la</strong>ble for output. Any combination of these 211 products<br />
may be selected for output and writt<strong>en</strong> to up to 4 differ<strong>en</strong>t output files. Each s<strong>en</strong>sor has it's own<br />
<strong>de</strong>fault <strong>de</strong>finition of the output products found in file<br />
$MSL12_DATA/s<strong>en</strong>sor/s<strong>en</strong>sor_<strong>de</strong>f_l2prod.dat. The user can modify these <strong>de</strong>fault <strong>de</strong>finitions to<br />
<strong>de</strong>fine his own output product suite for each supported s<strong>en</strong>sor.<br />
The 211 output products inclu<strong>de</strong> 8 bands across 21 radiance categories (for a total of 168<br />
possible products), plus 43 additional miscel<strong>la</strong>neous products.<br />
61
Band number 1 2 3 4 5 6 7 8<br />
SeaWiFS Wavel<strong>en</strong>gth(nm) 412 443 490 510 555 670 765 865<br />
OCTS Wavel<strong>en</strong>gth(nm) 412 443 490 520 565 670 765 865<br />
MOS Wavel<strong>en</strong>gth(nm) 408 443 485 520 570 685 750 870<br />
Tableau II.1<br />
The 21 radiance categories for all s<strong>en</strong>sors are listed below, where nnn <strong>de</strong>notes the band<br />
numbers listed above:<br />
PRODUCT<br />
NAME<br />
DESCRIPTION UNITS<br />
nLw_nnn Normalized water-leaving radiance mw/cm^2/um/sr<br />
Lw_nnn Water-leaving radiance mw/cm^2/um/sr<br />
Lr_nnn Rayleigh radiance mw/cm^2/um/sr<br />
La_nnn Aerosol radiance mw/cm^2/um/sr<br />
TLg_nnn Top-of-atmosphere (TOA) glint radiance mw/cm^2/um/sr<br />
tLf_nnn Foam (white-cap) radiance mw/cm^2/um/sr<br />
Lt_nnn Calibrated TOA radiance mw/cm^2/um/sr<br />
t_sol_nnn Rayleigh-aerosol transmittance, sun to ground<br />
t_s<strong>en</strong>_nnn Rayleigh-aerosol transmittance, ground to s<strong>en</strong>sor<br />
t_oz_sol_nnn Ozone transmittance, sun to ground<br />
t_oz_s<strong>en</strong>_nnn Ozone transmittance, ground to s<strong>en</strong>sor<br />
taua_nnn Aerosol optical <strong>de</strong>pth<br />
tau_nnn Aerosol optical <strong>de</strong>pth (alternate name for taua_nnn)<br />
angstrom_nnn Aerosol angstrom coeffici<strong>en</strong>t, alpha(nnn,865)<br />
Es_nnn Extraterrestrial so<strong>la</strong>r irradiance mw/cm^2/um<br />
rhos_nnn Surface reflectance<br />
t_o2_nnn Total oxyg<strong>en</strong> transmittance<br />
rhot_nnn Top of atmosphere reflectance<br />
Rrs_nnn Remote s<strong>en</strong>sing reflectance<br />
t_f_nnn<br />
Fresnel transmittance correction factor. (same for all bands<br />
except where view geometry is band <strong>de</strong>p<strong>en</strong><strong>de</strong>nt)<br />
foq_nnn Bi-directional reflectance correction factor. (Morel, et al.)<br />
Tableau II.2<br />
The 43 additional miscel<strong>la</strong>neous products are:<br />
62
chl_oc2 Chlorophyll a <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> (OC2 algorithm) mg/m^3<br />
chl_oc4 Chlorophyll a <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> (OC4 algorithm) mg/m^3<br />
chl_octsc Chlorophyll a <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> (OCTS-C algorithm) mg/m^3<br />
chl_nn<br />
chl_ndpi<br />
Chlorophyll a <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> (<strong>de</strong>rived from Neural Net Pigm<strong>en</strong>t<br />
algorithm)<br />
Chlorophyll a <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> (<strong>de</strong>rived from Normalized Differ<strong>en</strong>ce<br />
Pigm<strong>en</strong>t algorithm)<br />
mg/m^3<br />
mg/m^3<br />
chlor_a Alternate name for chl_oc4 mg/m^3<br />
pig_oc2 Pigm<strong>en</strong>t <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> (<strong>de</strong>rived from chl_oc2) mg/m^3<br />
pig_oc4 Pigm<strong>en</strong>t <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> (<strong>de</strong>rived from chl_oc4) mg/m^3<br />
pig_octsc Pigm<strong>en</strong>t <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> (<strong>de</strong>rived from chl_octsc) mg/m^3<br />
pig_nn Pigm<strong>en</strong>t <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> (Neural Net Pigm<strong>en</strong>t algorithm) mg/m^3<br />
pig_ndpi Pigm<strong>en</strong>t <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> (Normalized Differ<strong>en</strong>ce Pigm<strong>en</strong>t algorithm) mg/m^3<br />
l2_f<strong>la</strong>gs Level 2 processing f<strong>la</strong>gs<br />
aer_mo<strong>de</strong>l_min Minimum bounding aerosol mo<strong>de</strong>l #<br />
aer_mo<strong>de</strong>l_max Maximum bounding aerosol mo<strong>de</strong>l #<br />
aer_mo<strong>de</strong>l_ratio Mo<strong>de</strong>l mixing ratio<br />
aer_num_iter Number of aerosol iterations, NIR correction<br />
epsilon Retrieved epsilon used for mo<strong>de</strong>l selection<br />
eps_78 Alternate name for epsilon (scaled to byte)<br />
solz So<strong>la</strong>r z<strong>en</strong>ith angle <strong>de</strong>g<br />
so<strong>la</strong> So<strong>la</strong>r azimuth angle <strong>de</strong>g<br />
s<strong>en</strong>z S<strong>en</strong>sor z<strong>en</strong>ith angle <strong>de</strong>g<br />
s<strong>en</strong>a S<strong>en</strong>sor azimuth angle <strong>de</strong>g<br />
K_490 Diffuse att<strong>en</strong>uation coeffici<strong>en</strong>t at 490 nm<br />
par Photosynthetically active radiation (SeaWiFS only) E/m^2/day<br />
glint_coeff Glint radiance normalized by so<strong>la</strong>r irradiance<br />
aerin<strong>de</strong>x Aerosol in<strong>de</strong>x (for i<strong>de</strong>ntification of absorbing aerosols)<br />
ozone Ozone <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> (from input ancil<strong>la</strong>ry data)<br />
windspeed Magnitu<strong>de</strong> of wind (m/s)<br />
windangle Wind direction (<strong>de</strong>g) N=0, E=90<br />
zwind Zonal wind speed (m/s)<br />
mwind Meridional wind speed (m/s)<br />
water_vapor Precipitable water <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> g/cm^2<br />
pressure Barometric Pressure mb<br />
63
humidity Re<strong>la</strong>tive Humidity %<br />
cloud_albedo Reflectance used for cloud/ice thresholding (historical name)<br />
fsol<br />
sst<br />
chl_gsm01<br />
acdm_gsm01<br />
bbp_gsm01<br />
So<strong>la</strong>r distance correction factor per scan (Note: SeaDAS can not<br />
disp<strong>la</strong>y this product.)<br />
Sea Surface Temperature (interpo<strong>la</strong>ted from climatology to pixel<br />
location)<br />
Chlorophyll-a <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> (Garver-Siegel-Maritor<strong>en</strong>a 2001 Semi-<br />
Analytical Mo<strong>de</strong>l)<br />
Absorption Coeffici<strong>en</strong>t for dissolved <strong>de</strong>trital material (Garver-<br />
Siegel-Maritor<strong>en</strong>a 2001 Semi-Analytical Mo<strong>de</strong>l)<br />
Particu<strong>la</strong>te Backscatter Coeffici<strong>en</strong>t (Garver-Siegel-Maritor<strong>en</strong>a 2001<br />
Semi-Analytical Mo<strong>de</strong>l)<br />
<strong>de</strong>g C<br />
mg/m^3<br />
calcite Calcite Conc<strong>en</strong>tration (Gordon, et al.) moles/m^3<br />
evi Enhanced Vegetation In<strong>de</strong>x<br />
ndvi Normalized Differ<strong>en</strong>ce Vegetation In<strong>de</strong>x<br />
Tableau II.3<br />
The l2_f<strong>la</strong>gs output has the same <strong>de</strong>finition as used in the SeaWiFS L2 data. This program<br />
allows certain f<strong>la</strong>gs to be used as masks. Processing is bypassed for masked pixels and the<br />
output value is set to zero. The Level-2 f<strong>la</strong>g bit numbers, along with their associated masking<br />
keywords are:<br />
1 Atmospheric correction algorithm failure<br />
2 Land (MASKLAND)<br />
3 Missing ancil<strong>la</strong>ry data<br />
4 High sun glint (MASKGLINT)<br />
5 High TOA radiance (MASKHILT)<br />
6 Large s<strong>en</strong>sor z<strong>en</strong>ith angle (MASKSATZEN)<br />
7 Shallow water (MASKBATH)<br />
8 Negative water-leaving radiance<br />
9 Stray light (MASKSTLIGHT)<br />
10 Cloud or ice (MASKCLOUD)<br />
11 Coccolithophores<br />
12 Turbid water<br />
13 Large so<strong>la</strong>r z<strong>en</strong>ith angle (MASKSUNZEN)<br />
14 High aerosol <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong><br />
15 Cloud shadow<br />
64
16 Chlorophyll algorithm failure<br />
17 Questionable navigation<br />
18 Absorbing aeros ol<br />
19 Trico<strong>de</strong>smium<br />
20 NIR algorithm excee<strong>de</strong>d maximum iteration<br />
21 Mo<strong>de</strong>rate sun glint<br />
22 Questionable chlorophyll<br />
23 Questionable atmospheric correction<br />
24 Dark pixel<br />
25 Sea ice expected<br />
26 Navigation failure<br />
27 Filter rejection<br />
Tableau II.4<br />
Pour chaque image SeaWIFS, quatre produits ont été effectués:<br />
- Chlor_a (ce produit a été choisi après l’essai <strong>de</strong>s différ<strong>en</strong>ts<br />
algorythmes proposés)<br />
- L2 f<strong>la</strong>gs (ce produit est toujours activé par le logiciel)<br />
- K 490<br />
- SST<br />
Les fichiers <strong>de</strong> données auxilliaires (first MET file, second MET file & first OZONE file)<br />
ont été utilisés à <strong>la</strong> p<strong>la</strong>ce <strong>de</strong>s fichiers par défaut. Par contre, le fichier cont<strong>en</strong>ant les<br />
données <strong>de</strong> calibration du capteur fourni lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> comman<strong>de</strong> <strong>de</strong>s images SeaWIFS<br />
n’a pas été utilisé car SeaDAS a p<strong>la</strong>nté à chaque essai pour ouvrir ce fichier. Le<br />
fichier par défaut a donc été conservé. Il s’est par ailleurs révélé être plus réc<strong>en</strong>t que<br />
le fichier <strong>en</strong>voyé avec les images, qui était le même pour les 30 images<br />
commandées. Le fait que SeaDAS p<strong>la</strong>ntait à chaque t<strong>en</strong>tative d’ouverture <strong>de</strong> ce<br />
fichier <strong>en</strong> particulier a pu être repéré grâce à <strong>la</strong> comman<strong>de</strong> submit employée au lieu<br />
<strong>de</strong> run au mom<strong>en</strong>t <strong>de</strong> <strong>la</strong>ncer le traitem<strong>en</strong>t. En choisissant submit, le logiciel va<br />
tourner <strong>en</strong> background tout <strong>en</strong> créant par <strong>la</strong> même occasion un log file, dont le nom<br />
est à spécifier par l’utilisateur (le log file doit comporter l’ext<strong>en</strong>sion .txt). Ce log file<br />
permet <strong>de</strong> repérer les causes du disfonctionnem<strong>en</strong>t lors <strong>de</strong> l’exécution <strong>de</strong> cette<br />
comman<strong>de</strong> (par exemple, une erreur <strong>de</strong> syntaxe dans le chemin d’un fichier). Il n’est<br />
toutefois pas certain que <strong>la</strong> comman<strong>de</strong> submit permette <strong>de</strong> continuer à travailler<br />
p<strong>en</strong>dant le traitem<strong>en</strong>t sans faire p<strong>la</strong>nter ce <strong>de</strong>rnier, mais elle prés<strong>en</strong>te l’avantage <strong>de</strong><br />
suivre grâce au log file l’évolution du traitem<strong>en</strong>t (<strong>en</strong> double-cliquant sur le fichier<br />
dans Konqueror, afin d’ouvrir le log file et cliquant sur refresh régulièrem<strong>en</strong>t) et <strong>de</strong><br />
savoir lorsque que celui-ci est terminé. En <strong>la</strong>nçant run, il n’y a aucune indication<br />
lorsque le logiciel est <strong>en</strong> train <strong>de</strong> tourner (pas <strong>de</strong> sablier, ni ri<strong>en</strong> d’autre) et le fait<br />
65
d’actionner une autre comman<strong>de</strong> risque d’imterrompre le traitem<strong>en</strong>t si celui-ci n’est<br />
pas achevé.<br />
4. Affichage <strong>de</strong>s produits <strong>de</strong> niveau L2<br />
L’affichage <strong>de</strong>s produits du traitem<strong>en</strong>t précé<strong>de</strong>nt s’effectue <strong>de</strong> <strong>la</strong> même manière que<br />
pour les données <strong>de</strong> niveau L1A. La palette <strong>de</strong> couleur utilisée pour visionner les images<br />
<strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a et <strong>de</strong> K 490 est Rainbow et celle utilisée pour <strong>la</strong> température <strong>de</strong><br />
surface <strong>de</strong>s océans est Red Temperature. La <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a est<br />
donnée sous forme d’échelle logarithmique al<strong>la</strong>nt <strong>de</strong> 1 à 64. Afin <strong>de</strong> bi<strong>en</strong> visualiser les<br />
nuances <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a, un rescaling <strong>de</strong> 0 à 6 a été effectué.<br />
Quelques valeurs sont supérieures à 6, surtout dans <strong>la</strong> zone du <strong>de</strong>lta du Nil, mais <strong>de</strong><br />
manière générale, cette échelle permet <strong>la</strong> meilleure visualisation.<br />
5. Projection<br />
Avant d’aller plus <strong>en</strong> avant dans le traitem<strong>en</strong>t, toutes les images ont été projetées <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong> même manière afin d’uniformiser les données et les champs <strong>de</strong> vue, chaque image<br />
ayant une ext<strong>en</strong>sion spatiale et une distortion différ<strong>en</strong>tes du fait qu’elles ne provi<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t<br />
pas toutes <strong>de</strong> <strong>la</strong> même station HRPT (cf. fig. 3.1). Cette comman<strong>de</strong> est accessible sous<br />
Seadisp Main M<strong>en</strong>u / Functions / Projection.<br />
How to project images into the same map (image composite, mosaic)?<br />
1. Load the images to be composited into the Band List Selection widget. All images must<br />
have SeaDAS recognized navigation information.<br />
2. From the Seadisp Main M<strong>en</strong>u widget, select Functions->Projection to bring up the<br />
Seadisp Projection Function widget.<br />
3. From the Seadisp Projection Function widget:<br />
o The images loa<strong>de</strong>d in the Band List Selection widget to be projected should be<br />
listed in the Selection list. If not, click on the Update button to update it.<br />
o Select the images to be projected from the Selection list by clicking on those<br />
items.<br />
o Select Composite from the Extra Mapping Options.<br />
o Select the projection and change the <strong>de</strong>faults on C<strong>en</strong>ter Lat/Lon, Lat Limit, and<br />
Lon Limit un<strong>de</strong>r the Map Projection Inputs section so that all the images may<br />
be projected insi<strong>de</strong> the map.<br />
o Change the output size, if necessary.<br />
o Press Go to start the projection process. After projection, the composited image<br />
will be listed in the Band List Selection widget for disp<strong>la</strong>y.<br />
66
Après <strong>de</strong> nombreux tâtonnem<strong>en</strong>ts, les paramètres <strong>de</strong> projections suivants ont été<br />
ret<strong>en</strong>us :<br />
- Projection type : Transverse Mercator<br />
- C<strong>en</strong>ter Lat / Long : 0.0 / 33.0<br />
- Lat Lim (S / N) : 30.0 / 38.0<br />
- Long Lim (W / E) : 29.0 / 37.0<br />
- Non-Isotropic<br />
- Output Size : 800*800<br />
Les autres paramètres ont été <strong>la</strong>issés par défaut. De cette manière, toutes les images<br />
ont <strong>la</strong> même projection et exactem<strong>en</strong>t <strong>la</strong> même ext<strong>en</strong>sion spatiale. Les données <strong>en</strong><br />
<strong>de</strong>hors <strong>de</strong> notre zone d’étu<strong>de</strong> ont été éliminées.<br />
Après vérification, toutes les images ont pour limites : (37.98 ;28.61) (37.98 ;37.39)<br />
(29.94 ;29.00) (29.94 ;36.99)<br />
Ces chiffres indiqu<strong>en</strong>t qu’il y a un légère distorsion dans ces images sur les méridi<strong>en</strong>s.<br />
Si <strong>la</strong> <strong>la</strong>titu<strong>de</strong> est <strong>la</strong> même à gauche et à droite <strong>de</strong> l’image, il n’<strong>en</strong> va pas <strong>de</strong> même<br />
pour <strong>la</strong> longitu<strong>de</strong> au nord et au sud.<br />
6. Pour examiner les données<br />
Différ<strong>en</strong>ts outils sont mis à disposition sous Functions (dans <strong>la</strong> f<strong>en</strong>être d’affichage)<br />
par SeaDAS pour explorer les données tels que Cursor Position, Full Data Spreadshit,<br />
Histogram, Scatter Plot, … D’autres permett<strong>en</strong>t d’obt<strong>en</strong>ir <strong>de</strong>s r<strong>en</strong>seignem<strong>en</strong>ts issus <strong>de</strong><br />
fichiers à l’échelle mondiale, tels que <strong>la</strong> bathymétrie, l’affichage <strong>de</strong>s lignes <strong>de</strong> côtes ou<br />
d’une grille <strong>de</strong> <strong>la</strong>titu<strong>de</strong>s et longitu<strong>de</strong>s (G<strong>en</strong>erate Bathymetry Image, Coastline, Gridline).<br />
7. Sauvegar<strong>de</strong> <strong>de</strong>s produits<br />
SeaDAS n’<strong>en</strong>registre pas automatiquem<strong>en</strong>t le changem<strong>en</strong>t produit lors <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
projection. De ce fait, les données géophysiques ont été <strong>en</strong>registrées sous <strong>la</strong> forme <strong>de</strong><br />
fichiers ASCII (dans <strong>la</strong> f<strong>en</strong>être d’affichage concernée, Functions / Output / Data / ASCII).<br />
En plus <strong>de</strong> <strong>la</strong> spécification du nom <strong>de</strong> fichier résultant, seule <strong>la</strong> fonction Column title a<br />
été désactivée, <strong>la</strong>issant les autres paramètres par défaut pour <strong>la</strong> sauvegar<strong>de</strong>.<br />
Afin <strong>de</strong> pouvoir visualiser les images telles quelles lors <strong>de</strong>s futures sessions <strong>de</strong><br />
travail dans SeaDAS, le seul moy<strong>en</strong> est <strong>de</strong> les <strong>en</strong>registrer <strong>en</strong> .tiff. Il est <strong>en</strong> effet possible<br />
<strong>de</strong> visionner ces images dans SeaDAS (SeaDAS Main M<strong>en</strong>u / Disp<strong>la</strong>y / PNG, GIF &<br />
TIFF). Malheureusem<strong>en</strong>t, seul l’affichage (image <strong>de</strong> base avec les modifications qui lui<br />
ont été apportées lors <strong>de</strong> cette session <strong>de</strong> travail, comme, par exemple, l’addition <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
ligne <strong>de</strong> côte, le rescaling, etc, …) est sauvé <strong>de</strong> cette manière et pas les données. Il<br />
n’est donc pas possible <strong>de</strong> travailler sur <strong>de</strong> telles images.<br />
67
8. Affichage <strong>de</strong>s f<strong>la</strong>gs<br />
Les f<strong>la</strong>gs sont produits lors du traitem<strong>en</strong>t au niveau 2, mais c’est lors du traitem<strong>en</strong>t<br />
au niveau 3 qu’ils sont nécessaires. La liste <strong>de</strong>s f<strong>la</strong>gs est donnée dans le tableau II.4<br />
ainsi que dans l’annexe III. Il est possible <strong>de</strong> les afficher afin <strong>de</strong> mesurer leurs ét<strong>en</strong>dues<br />
et leur importance (cf. fig. 5.7 & 5.8).<br />
Pour ce<strong>la</strong>, charger le produit L2_f<strong>la</strong>gs <strong>de</strong> <strong>la</strong> même manière que les produits<br />
précé<strong>de</strong>nts. Avant <strong>de</strong> les afficher, les image L2_f<strong>la</strong>gs ainsi traitées ont été projetées <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong> même manière que décrite au § 5. Pour afficher les f<strong>la</strong>gs sur ces images, il faut ouvrir<br />
<strong>la</strong> f<strong>en</strong>être Disp<strong>la</strong>y L2_f<strong>la</strong>gs. Celle-ci se situe sous Seadisp Main M<strong>en</strong>u / Functions / L2<br />
F<strong>la</strong>gs Disp<strong>la</strong>y. Dans ce m<strong>en</strong>u, il est important <strong>de</strong> spécifier correctem<strong>en</strong>t le numéro <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
ban<strong>de</strong> sur <strong>la</strong>quelle se trouve l’image <strong>de</strong>s f<strong>la</strong>gs (Band number of the loa<strong>de</strong>d f<strong>la</strong>g array)<br />
(ce numéro est celui indiqué dans <strong>la</strong> f<strong>en</strong>être Band List Selection) ainsi que <strong>la</strong> f<strong>en</strong>être<br />
dans <strong>la</strong>quelle cette image est affichée (Disp<strong>la</strong>y Window for f<strong>la</strong>g to be applied). Il suffit<br />
alors <strong>de</strong> sélectionner les f<strong>la</strong>gs (un ou plusieurs ou tous) que l’on veut afficher. Pour <strong>en</strong><br />
afficher d’autres, il faut d’abord <strong>en</strong>lever les premier (Clear all f<strong>la</strong>gs). D’autres fonctions<br />
permett<strong>en</strong>t par exemple <strong>de</strong> modifier <strong>la</strong> couleur <strong>de</strong>s f<strong>la</strong>gs, <strong>de</strong> les afficher / désafficher <strong>de</strong><br />
manière rapi<strong>de</strong> ou <strong>de</strong> sauver les images telles qu’elles sont affichées.<br />
Malheureusem<strong>en</strong>t, pour une raison inconnue, cette fonction n’a pas fonctionné dans le<br />
cas prés<strong>en</strong>t. Afin <strong>de</strong> sauver ces images, il a fallu se rabattre sur les captures d’écran<br />
(Ksnapshot) sauvées <strong>en</strong> .png.<br />
9. Traitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s produits <strong>de</strong> niveau L3<br />
Les moy<strong>en</strong>nes spatiales et <strong>temporel</strong>les sont réalisées sur <strong>la</strong> base <strong>de</strong>s produits <strong>de</strong><br />
niveau 2 précé<strong>de</strong>mm<strong>en</strong>t traités. Dans un premier temps, il faut d’abord effectuer les<br />
moy<strong>en</strong>nes spatiales avant <strong>de</strong> pouvoir réaliser les moy<strong>en</strong>nes <strong>temporel</strong>les. La résolution<br />
<strong>la</strong> plus fine possible est <strong>de</strong> 2 km. La fonction permettant ce traitem<strong>en</strong>t, l3bin, se trouve<br />
dans SeaDAS Main M<strong>en</strong>u / Process / SeaWIFS / l3bin.<br />
Description: The SeaDAS l3bin program performs both spatial and temporal binning of<br />
SeaWiFs Level-2 data files. Curr<strong>en</strong>tly, Level-2 GAC, LAC and HRPT files can be used as input to<br />
the l3bin program, however the output binned files are limited to fixed bin resolutions of either<br />
2km, 4km, 9km, or 36km (9km is the <strong>de</strong>fault). Spatial binning must first be performed on the<br />
Level-2 files before temporal binning can be perfomed. Both the Level-3 spatially and temporally<br />
binned output files have the same logical data format, although the Level-3 temporal binned files<br />
store the geophysical data values in separate physical files (*.x01, *.x02, etc).<br />
Spatial binning: Level-3 spatial binning is performed on SeaWiFS Level-2 files. Each<br />
SeaWiFS Level-2 data file must first be spatially binned to an equal-area grid before being<br />
temporally binned. Usually a Level-2 data file will g<strong>en</strong>erate a single Level-3 binned file, however<br />
some Level-2 files will split into two Level-3 binned files if the Level-2 data crosses the<br />
international dateline or either pole.<br />
Temporal binning: Level-3 temporal binning is performed on a set of Level-3 binned files .<br />
This input set can inclu<strong>de</strong> both spatially and/or temporally binned Level-3 binned files. Temporally<br />
grid<strong>de</strong>d files are created from the summation of any number of Level-3 binned files. Typical<br />
68
inning periods used inclu<strong>de</strong> "orbit", "daily", "8day", "monthly", and "yearly" products. However<br />
SeaDAS provi<strong>de</strong>s the capability of producing a Level-3 time-binned file of any time period. See<br />
Notes below.<br />
The l3bin interactive interface allows the user to both spacebin and timebin in the same<br />
operation on a set of selected files. However, curr<strong>en</strong>tly the command mo<strong>de</strong> does not allow this<br />
flexibilty and must be run individually for spacebin and timebin functions.<br />
Notes: The SeaWiFS Project (and the Goddard DAAC) support only the standard temporal<br />
periods of "orbit", "daily", "8day", "monthly", or "yearly". SeaDAS curr<strong>en</strong>tly offers non-standard<br />
temporal binning. Any l<strong>en</strong>gth of time can be used in SeaDAS but realize that the "time tr<strong>en</strong>d" f<strong>la</strong>g,<br />
which is used as an indicator of which files w<strong>en</strong>t into a temporal product, would not make s<strong>en</strong>se<br />
un<strong>de</strong>r non-standard temporal conditions so it is not modified in those cases.<br />
See the SeaWiFS Technical Memorandum (TM) series volume 32 (abstracts online on<br />
seawifs.gsfc.nasa.gov) for further <strong>de</strong>tails on the SeaWiFS spatial and temporal binning <strong>de</strong>sign.<br />
On peut effectuer le space bin et le time bin soit <strong>en</strong> une seule opération, soit <strong>en</strong><br />
<strong>de</strong>ux opérations distinctes, ce qui a été le cas dans le cadre <strong>de</strong> ce travail.<br />
Space bin : Sélectionner les fichiers à traiter dans le champ input files (il est tout à<br />
fait possible <strong>de</strong> traiter plusieurs images à <strong>la</strong> fois, mais ce<strong>la</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong>ra plus <strong>de</strong> temps au<br />
logiciel), ainsi que les produits désirés. Dans le cadre <strong>de</strong> ce travail, tous les produits ont<br />
été ret<strong>en</strong>us (<strong>chlorophylle</strong> a, SST, K 490 et chlor a/K 490). La résolution choisie est <strong>de</strong> 2<br />
km, et les f<strong>la</strong>gs sélectionnés sont ceux proposés par défaut, auxquels sont ajoutés les<br />
f<strong>la</strong>gs <strong>de</strong> <strong>la</strong> turbidité <strong>de</strong> l’eau (turbidw) et <strong>de</strong> l’effet bathymétrique (coastz). Vérifier que les<br />
dates correspon<strong>de</strong>nt (day start/<strong>en</strong>d) et les modifier le cas échéant. Dans le champ root<br />
name for output, il a été rajouté le chemin du dossier dans lequel le fichier sera créé,<br />
mais le nom du fichier <strong>en</strong> soi n’a pas été modifié (par exemple :<br />
/home/jmj/Liban/essai/fil<strong>en</strong>ame, fil<strong>en</strong>ame étant proposé par SeaDAS). En effet, après<br />
plusieures t<strong>en</strong>tatives, j’ai pu me r<strong>en</strong>dre compte que cette <strong>de</strong>rnière modification n’est <strong>de</strong><br />
toutes façons pas prise <strong>en</strong> compte. Le même chemin est à spécifier dans le champ du<br />
répertoire <strong>de</strong> travail (working directory) (/home/jmj/Liban/essai/ dans le cas <strong>de</strong> l’exemple<br />
précé<strong>de</strong>nt). Tout comme pour les projections, nous pouvons choisir <strong>de</strong> faire tourner le<br />
programme <strong>en</strong> background (spécifier un nom <strong>de</strong> log, puis presser submit) ou non<br />
(comman<strong>de</strong> run). Les autres paramètres sont <strong>la</strong>issés par défaut. Ce traitem<strong>en</strong>t pr<strong>en</strong>d un<br />
certain temps, mais le log file ne permet pas ici <strong>de</strong> suivre l’évolution du traitem<strong>en</strong>t. Il est<br />
vi<strong>de</strong> tant que le programme travaille et comporte une ou <strong>de</strong>ux lignes indiquant <strong>la</strong><br />
réussite <strong>de</strong> l’opération lorsque le logiciel a terminé.<br />
Time bin : Cette étape du traitem<strong>en</strong>t n’est possible que sur les images ayant<br />
précé<strong>de</strong>mm<strong>en</strong>t été traitée par le space bin. Après avoir activé <strong>la</strong> fonction time bin et<br />
sélectionné les fichiers à traiter, il faut <strong>en</strong>core préciser l’année et le jour <strong>de</strong> début et <strong>de</strong><br />
fin <strong>de</strong>s fichiers à traiter (start year, start day, <strong>en</strong>d year, <strong>en</strong>d day) <strong>en</strong> plus du nom <strong>de</strong><br />
fichier <strong>de</strong> sortie et du répertoire <strong>de</strong> travail. Alors que les produits disponibles sur internet<br />
sont <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>nes <strong>de</strong> durées fixées (1 jour, 8 jour, 1 mois, 1 année), il est possible<br />
d’effectuer grâce à cet outil <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>nes sur un <strong>la</strong>ps <strong>de</strong> temps défini par l’utilisateur.<br />
De cette manière, <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles (sur <strong>la</strong> base <strong>de</strong> 1, 2 ou 3 images),<br />
saisonnières (3 images) et annuelle (4 images) ont été effectuées. Il est tout à fait<br />
69
possible d’effectuer les moy<strong>en</strong>nes saisonnières à partir <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles et <strong>la</strong><br />
moy<strong>en</strong>ne annuelle à partir <strong>de</strong>s moy<strong>en</strong>nes saisonnières.<br />
10. Afficher les produits <strong>de</strong> niveau 3<br />
Pour afficher les produits issus <strong>de</strong> <strong>la</strong> phase <strong>de</strong> traitem<strong>en</strong>t précé<strong>de</strong>nte, <strong>la</strong><br />
manipu<strong>la</strong>tion est <strong>la</strong> même que pour les autres niveaux <strong>de</strong> produits (SeaDAS Main M<strong>en</strong>u<br />
/ Seadisp Main M<strong>en</strong>u / Load / SeaWIFS). Dans <strong>la</strong> f<strong>en</strong>être s’affich<strong>en</strong>t <strong>la</strong> liste <strong>de</strong>s produits<br />
créés lors du traitem<strong>en</strong>t L3, leurs moy<strong>en</strong>nes, variances et déviations standard. Il faut<br />
alors sélectionner ceux que l’on veut visionner, les charger, puis remplir le champ <strong>de</strong><br />
projection <strong>de</strong> ces fichiers. Les paramètres décrits au § 5 ont été conservés.<br />
11. Manipu<strong>la</strong>tions <strong>de</strong>s produits <strong>de</strong> niveau 3<br />
La fonction scatter plot a été utilisée pour sortir <strong>de</strong>s graphes re<strong>la</strong>tifs aux moy<strong>en</strong>nes<br />
et aux déviations standard <strong>de</strong>s produits obt<strong>en</strong>us lors <strong>de</strong> l’étape <strong>de</strong> traitem<strong>en</strong>t<br />
précé<strong>de</strong>nte. Les graphes suivants ont été réalisés : moy<strong>en</strong>ne chlor a vs. déviation<br />
standard chlor a , moy<strong>en</strong>ne chlor a vs. moy<strong>en</strong>ne K 490.<br />
SeaDAS comporte aussi une fonction qui permet d’effectuer <strong>de</strong>s opérations<br />
arithmétiques simples sur les ban<strong>de</strong>s (Arithemtic Band Function : g<strong>en</strong>eral summation,<br />
simple mean & simple differ<strong>en</strong>ce), mais il n’est pas possible <strong>de</strong> diviser une ban<strong>de</strong> par<br />
une autre. Une <strong>de</strong>s idées proposées, réaliser un graphique montrant <strong>la</strong> moy<strong>en</strong>ne vs. le<br />
coeffici<strong>en</strong>t <strong>de</strong> variation (écart-type/moy<strong>en</strong>ne), n’a donc pas pu être réalisée.<br />
12. Sauvegar<strong>de</strong> <strong>de</strong>s données<br />
Comme précé<strong>de</strong>mm<strong>en</strong>t, <strong>la</strong> comman<strong>de</strong> output data a permis <strong>de</strong> sauver les données<br />
<strong>en</strong> format ASCII afin <strong>de</strong> les importer dans Arcview, alors que <strong>la</strong> comman<strong>de</strong> output<br />
disp<strong>la</strong>y permet <strong>de</strong> sauver ce qui est affiché à l’écran dans le format choisi.<br />
Source du texte <strong>en</strong> ang<strong>la</strong>is : http://seadas.gsfc.nasa.gov/<br />
70
8.3. Annexe III : Liste <strong>de</strong>s f<strong>la</strong>gs<br />
Les f<strong>la</strong>gs utilisés lors du traitem<strong>en</strong>t au niveau 3 (L3) sont soulignés. En italique, le<br />
numéro <strong>de</strong> <strong>la</strong> couleur correspond à <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> figure 5.7.<br />
1. ATMFAIL : Atmospheric correction failure due to invalid inputs. Couleur dans <strong>la</strong><br />
lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 1<br />
2. HISOLZEN : Pixels with so<strong>la</strong>r z<strong>en</strong>ith angle greater than 75 <strong>de</strong>grees cause<br />
uncertainty in atmospheric correction. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 13<br />
3. HISATZEN : For pixels with pixel-to-spacecraft angles greater than 56 <strong>de</strong>grees,<br />
causing distorted pixel sizes. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 6<br />
4. STRAYLIGHT : Stray light (instrum<strong>en</strong>t effect) occurring in proximity to very bright<br />
pixels (high Lt). Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 9<br />
5. BADANC : Missing ancil<strong>la</strong>ry data: indicates if interpo<strong>la</strong>ted rather than real values<br />
for ozone or surface meteorological data were used. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 3<br />
6. COASTZ : Water <strong>de</strong>pth shallower than 30 meters where bottom reflectance<br />
effects may occur. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 7<br />
7. HITAU : High atmospheric turbidity indicator (aerosols), making atmospheric<br />
correction less reliable. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 14<br />
8. NEGLW : Negative water-leaving radiance: The normalized water-leaving<br />
radiance will be set to zero for Level 3 binning. Can occur in cloud shadows, very high<br />
productivity Case 1 waters and turbid Case 2 waters. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 8<br />
9. LOWLW : Normalized water-leaving radiance is below 0.15 mW cm-2 µm-2 sr-2 at<br />
555 nm. Indicates an anomalous condition as the water-leaving radiance is less than the<br />
clear water value. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 15<br />
10. COCCOLITH : Indicates pres<strong>en</strong>ce of coccolithophores (Brown and Yo<strong>de</strong>r 1994).<br />
Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 11<br />
11. TRICHO : Indicates pres<strong>en</strong>ce of Tricho<strong>de</strong>smium (Subramaniam et al., 2000)<br />
Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 19<br />
12. TURBIDW : Distinguishes Case 1 and Case 2 waters using an irradiance<br />
reflectance algorithm (Morel 1988). Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 12<br />
13. CHLFAIL : Failure of the semi-analytic chlorophyll algorithm. Chlorophyll<br />
<strong>conc<strong>en</strong>tration</strong> is set to zero for this case. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 16<br />
14. NAVWARN : Questionable navigation; occurs most oft<strong>en</strong> in tilt segm<strong>en</strong>ts.<br />
Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 17<br />
15. NAVFAIL : Navigation failure<br />
16. ABSAER : Absorbing aerosol in<strong>de</strong>x above a threshold of 0.5. Couleur dans <strong>la</strong><br />
lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 18<br />
17. MAXAERITER : The maximum number of iterations (10) for the NIR algorithm<br />
(Siegel et al., 2000) was excee<strong>de</strong>d. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 20<br />
18. CHLWARN : Calcu<strong>la</strong>ted chlorophyll values are out of range (0.001 - 64 mg m-3).<br />
Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 22<br />
71
19. DARKPIXEL : Dark pixel: Lt - Lt < 0 for any band. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n°<br />
24<br />
20. ATMWARN : Atmospheric Correction Failure. Atmospheric correction algorithm fails<br />
to return epsilon values within a specified range. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 23<br />
Masks and Associated F<strong>la</strong>g Condition:<br />
1. HILT : High Lt. Radiances greater than the knee value in one or more bands,<br />
causing reduced precision. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 5<br />
2. LAND : Land. The f<strong>la</strong>gged pixel is over <strong>la</strong>nd. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 2<br />
3. CLDICE : Clouds and Ice. Pixels with an albedo at 865 nm greater than 1.1%.<br />
Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 10<br />
4. HIGLINT, MODGLINT : Sun Glint. Pixels with a glint radiance greater than<br />
0.005F0(865) will be masked. F0 is the extraterrestrial so<strong>la</strong>r constant adjusted for Earth-<br />
Sun distance. MODGLINT indicates that a sun glint correction was applied, and is a f<strong>la</strong>g;<br />
Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 21. HIGLINT is a mask invoked by the condition <strong>de</strong>fined<br />
above. Couleur dans <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> : n° 4<br />
The conditions <strong>de</strong>scribed above were <strong>de</strong>signated for the purpose of i<strong>de</strong>ntifying and<br />
marking conditions that can make the data unreliable for research purposes.<br />
Source : http://daac.gsfc.nasa.gov/DATASET_DOCS/SeaWiFS_L1A2_Gui<strong>de</strong>.html<br />
72
8.4. Annexe IV : Conversion <strong>de</strong>s grilles <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a (ArcView) <strong>en</strong><br />
format .tif<br />
Pour <strong>la</strong> conversion <strong>de</strong>s grilles, les manipu<strong>la</strong>tions décrites ci-<strong>de</strong>sssous ont été<br />
effectuées. Toutes les fonctions utilisées se trouv<strong>en</strong>t dans le m<strong>en</strong>u "Analysis"; il faut<br />
sélectionner “arithmetic” dans “Map Calcu<strong>la</strong>tor” afin d’avoir accès à <strong>la</strong> comman<strong>de</strong> “Int”.<br />
“Originale” est le nom <strong>de</strong> <strong>la</strong> grille d’origine, et les noms <strong>en</strong> gras représ<strong>en</strong>t<strong>en</strong>t ceux <strong>de</strong>s<br />
grilles résultantes <strong>de</strong> chacune <strong>de</strong> ces opérations (ex : MQ1).<br />
a) Ram<strong>en</strong>er les valeurs négatives comprises <strong>en</strong>tre 0 et –1 à l’unique valeur –1 :<br />
1. Map Query : (Originale < O) = MQ1<br />
Cette opération permet d’isoler les pixels dont <strong>la</strong> valeur est inférieure à 0. Sur <strong>la</strong><br />
carte MQ1, les pixels remplissant cette condition ont <strong>la</strong> valeur 1 et ceux ne <strong>la</strong><br />
satisfaisant pas ont une valeur <strong>de</strong> 0.<br />
2. Rec<strong>la</strong>ssify <strong>de</strong> MQ1: (0 ⇒ 0; 1 ⇒ -1; no data ⇒ no data) = R1<br />
Cette rec<strong>la</strong>ssification permet d’attribuer <strong>la</strong> nouvelle valeur <strong>de</strong> –1 à tous les pixels<br />
répondant à <strong>la</strong> condition précé<strong>de</strong>nte, c’est-à-dire ceux dont <strong>la</strong> valeur d’origine est<br />
comprise <strong>en</strong>tre 0 et –1. Les aurtes pixels gar<strong>de</strong>nt <strong>la</strong> valeur <strong>de</strong> 0.<br />
3. Map Query : (Originale >= 0) = MQ2<br />
Cette opération a pour but d’isoler tous les pixels dont <strong>la</strong> valeur est égale ou<br />
supérieure à 0. La valeur <strong>de</strong> 1 est assignée à ceux remplissant <strong>la</strong> condition et <strong>la</strong><br />
valeur <strong>de</strong> 0 à ceux ne <strong>la</strong> satisfaisant pas.<br />
4. Map Calcu<strong>la</strong>tor : (Originale * MQ2) = MC1<br />
Cette nouvelle grille conti<strong>en</strong>t d’une part <strong>la</strong> valeur <strong>de</strong>s pixels <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>chlorophylle</strong> a,<br />
conservée grâce à <strong>la</strong> mulitiplication par 1, et d’autre part, <strong>de</strong>s pixels <strong>de</strong> valeur 0 (à<br />
cause <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>multi</strong>plication par 0) remp<strong>la</strong>çant ceux dont <strong>la</strong> valeur d’origine est<br />
négative (correspondant aux les zones isolées par MQ1).<br />
5. Map Calcu<strong>la</strong>tor : (MC1 + R1) = MC2<br />
Une addition <strong>de</strong> MC1 et <strong>de</strong> R1 permet <strong>de</strong> remp<strong>la</strong>cer <strong>la</strong> valeur 0 <strong>de</strong>s pixels dans<br />
chacune <strong>de</strong>s grilles par leur valeur cont<strong>en</strong>ues dans l’autre grille (car x+0 =x). Dans<br />
MC2, tous les pixels <strong>de</strong> <strong>la</strong> partie terrestre ou masqués par <strong>de</strong>s nuages ont<br />
maint<strong>en</strong>ant une valeur <strong>de</strong> –1. Les valeurs <strong>de</strong> cette grille s’échelonn<strong>en</strong>t <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />
manière suivante : (-1 ; 0 – xmax).<br />
b) Remp<strong>la</strong>cer les nombres décimaux par <strong>de</strong>s nombres <strong>en</strong>tiers.<br />
6. Map Calcu<strong>la</strong>tor : (MC2 * 100) = MC3<br />
73
La majorité <strong>de</strong>s valeurs <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> a est située <strong>en</strong>tre 0 et 1. Par cette<br />
<strong>multi</strong>plication, on les ramène <strong>en</strong>tre 0 et 100.<br />
7. Map Calcu<strong>la</strong>tor : ((MC3 + 0.5).Int) = MC4<br />
Cette double opération permet <strong>de</strong> tronquer les valeurs <strong>de</strong> manière à obt<strong>en</strong>ir <strong>de</strong>s<br />
nombres <strong>en</strong>tiers à partir <strong>de</strong>s nombres décimaux, tout <strong>en</strong> les arrondissant à<br />
l’<strong>en</strong>tier. En effet, <strong>la</strong> fonction .Int supprime tout ce qui se trouve <strong>de</strong>rrière <strong>la</strong> virgule.<br />
Ainsi, à une valeur <strong>de</strong> 7.7 sera attribuée une nouvelle valeur <strong>de</strong> 7. Toutefois, il serait<br />
plus logique <strong>de</strong> l’arrondir à l’<strong>en</strong>tier supérieur. Il est possible d’effectuer un<br />
arrondissem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s nombres décimaux à l’<strong>en</strong>tier inférieur pour ceux dont le chiffre<br />
après <strong>la</strong> virgule est compris <strong>en</strong>tre 0 et 4 et à l’<strong>en</strong>tier supérieur pour ceux dont le<br />
chiffre après <strong>la</strong> virgule est compris <strong>en</strong>tre 5 et 9 <strong>en</strong> ajoutant 0.5 à ces valeurs. De<br />
cette manière, notre 7.7 <strong>de</strong>vi<strong>en</strong>dra 8.2 et sera tronqué à 8, qui est <strong>la</strong> valeur que<br />
nous voulons lui attribuer, <strong>de</strong> même que 7.4 <strong>de</strong>vi<strong>en</strong>dra 7.9 et gar<strong>de</strong>ra <strong>la</strong> valeur <strong>de</strong> 7<br />
lors du troncage.<br />
c) Remp<strong>la</strong>cer toutes les valeurs supérieures à 254 par <strong>la</strong> valeur <strong>de</strong> 254 afin<br />
d’obt<strong>en</strong>ir une grille sur 256 niveaux (0 à 254 + (-99)) (cette opération est <strong>la</strong><br />
même que celle effectuée sous le point a).<br />
8. Map Query : (MC4 > 254) = MQ3<br />
Cette opération permet d’isoler les pixels dont <strong>la</strong> valeur est supérieure à 254 ; <strong>la</strong><br />
valeur 1 correspond aux pixels remplissant <strong>la</strong> condition et <strong>la</strong> valeur 0 est attribuée à<br />
ceux ne <strong>la</strong> remplissant pas.<br />
9. Rec<strong>la</strong>ssify <strong>de</strong> MQ3 : (0 ⇒ 0 ; 1 ⇒ 254 ; no data ⇒ no data) = R2<br />
Cette rec<strong>la</strong>ssification permet d’attribuer <strong>la</strong> nouvelle valeur <strong>de</strong> 254 aux pixels<br />
répondant à <strong>la</strong> condition <strong>de</strong> <strong>la</strong> requête précé<strong>de</strong>nte, les autres conservant <strong>la</strong> valeur 0.<br />
10. Map Query : (MC4
La grille résultante MC6 remplit les conditions suivantes :<br />
4. La valeur –99 correspond aux zones terrestres ainsi qu’aux zones masquées<br />
par les nuages. Il n’existe pas <strong>de</strong> valeur comprise <strong>en</strong>tre –99 et 0.<br />
5. La grille conti<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s nombres <strong>en</strong>tiers répartis sur 256 niveaux (<strong>de</strong> 0 à 254 =<br />
255 niveaux + (-99) = 256 niveaux).<br />
6. Les pixels dont <strong>la</strong> valeur était supérieure à 254 ont été ram<strong>en</strong>és à 254.<br />
En ce qui concerne les images <strong>de</strong> niveau 3 (Level 3 time bin) représ<strong>en</strong>tant les<br />
moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles et annuelle, les étapes 3 et 4 ont pu être supprimées, car elles ne<br />
conti<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t pas <strong>de</strong> valeur inférieure à 0. De même, certaines d’<strong>en</strong>tre elles ne<br />
prés<strong>en</strong>tai<strong>en</strong>t pas <strong>de</strong> valeur supérieure à 254, r<strong>en</strong>dant inutile toute <strong>la</strong> partie décrite sous<br />
c).<br />
La valeur <strong>de</strong>s pixels ayant été ainsi modifiée, il a fallu créer une nouvelle palette <strong>de</strong><br />
couleur pour afficher ces images <strong>de</strong> manière à réhausser leur cont<strong>en</strong>u. La valeur <strong>de</strong>s<br />
pixels ayant été <strong>multi</strong>pliée par 100, <strong>la</strong> palette cont<strong>en</strong>ant <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong> essai_c<strong>la</strong>.avl a subi<br />
le même traitem<strong>en</strong>t. La nouvelle palette c<strong>la</strong>100.avl est utilisée pour l’affichage <strong>de</strong> toutes<br />
les données avant leur conversion <strong>en</strong> format .tif.<br />
Nous pouvons maint<strong>en</strong>ant convertir <strong>la</strong> grille MC6 <strong>en</strong> fichier .tif par l’intermédiaire <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong> fonction Grid to Image Converter <strong>de</strong> l’ext<strong>en</strong>sion ”Image Conversion-Georefer<strong>en</strong>cing”<br />
[4,5]. Le choix <strong>de</strong>s paramètres appliqués est le suivant :<br />
1. Select grid to image conversion type : curr<strong>en</strong>t leg<strong>en</strong>d colors<br />
2. Select the input grid : MC6<br />
3. Pick the output image type : TIF<br />
4. Donner un nom à l’image <strong>de</strong> sortie<br />
5. Choose a background color (no data) : B<strong>la</strong>ck (= no).<br />
Les images .tif ainsi obt<strong>en</strong>ues sont composées <strong>de</strong> 3 ban<strong>de</strong>s (RGB). Afin <strong>de</strong> réduire<br />
leurs tailles, il est possible <strong>de</strong> convertir ces trois ban<strong>de</strong>s <strong>en</strong> une seule à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> Adobe<br />
Photoshop. La démarche suivante a été appliquée :<br />
1. Ouvrir l’image xxx.tif issue <strong>de</strong> ArcView sous Adobe Photoshop<br />
2. Image / mo<strong>de</strong> / in<strong>de</strong>xed color ; accepter les paramètres par défaut<br />
3. Save AS *.tif<br />
4. Sous Windows Explorer, rechercher le fichier xxx.tfw correspondant à l’image<br />
ouverte sous Adobe Photoshop pour <strong>la</strong> modification, et <strong>la</strong> r<strong>en</strong>ommer *.tfw <strong>de</strong><br />
manière à ce que le nom correspon<strong>de</strong> à celui <strong>de</strong> l’image *.tif sauvée au point 3.<br />
5. Ouvrir <strong>la</strong> nouvelle image sous ArcView. En double-cliquant sur <strong>la</strong> lég<strong>en</strong><strong>de</strong>, on<br />
constate que celle-ci n’est composée plus que d’une ban<strong>de</strong>.<br />
75
8.5. Annexe V : Images <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans (SST)<br />
Les images <strong>de</strong> <strong>la</strong> température <strong>de</strong> surface <strong>de</strong>s océans issues <strong>de</strong>s données <strong>de</strong><br />
SeaWIFS et traitées par SeaDAS ne s’étant pas révélées concluantes, leur traitem<strong>en</strong>t<br />
n’a pas été poursuivi au même niveau que pour les données <strong>de</strong> <strong>chlorophylle</strong> a. Ces<br />
images SST ont toutefois été exportées <strong>de</strong> SeaDAS à Arcview où une palette spécifique<br />
à chaque image a été créée. Le traitem<strong>en</strong>t s’est arrêté ici et ces images n’ont pas été<br />
transformées <strong>en</strong> format .tif <strong>en</strong> vue <strong>de</strong> les afficher sous <strong>la</strong> forme <strong>de</strong> poster, cette<br />
manipu<strong>la</strong>tion nécessitant beaucoup <strong>de</strong> temps. Les images prés<strong>en</strong>tées ci-<strong>de</strong>ssous sont<br />
<strong>de</strong> niveau 2 et sont directem<strong>en</strong>t issues <strong>de</strong> SeaDAS. Les moy<strong>en</strong>nes m<strong>en</strong>suelles (niveau<br />
3) sont pour certaines semb<strong>la</strong>bles aux images prés<strong>en</strong>tées ci-<strong>de</strong>ssous alors que d’autres<br />
diffèr<strong>en</strong>t. Ceci est dû au fait que les images <strong>de</strong> niveau 2 semb<strong>la</strong>bles ne sont pas toujours<br />
regroupées par mois, comme c’est le cas pour le groupe 5, par exemple (cf. tableau 5.1)<br />
Figure IV.1 (page suivante) : a) Image du 21-05-00, groupe 1<br />
b) Image du 22-06-00, groupe 2<br />
c) Image du 26-07-00, groupe 3<br />
d) Image du 29-08-00, groupe 4<br />
e) Image du 02-10-00, groupe 5<br />
f) Image du 18-10-00, groupe 6<br />
g) Image du 05-12-00, groupe 7<br />
h) Image du 28-12-00, groupe 8<br />
i) Image du 15-01-01, groupe 9<br />
j) Image du 11-02-01, groupe 10<br />
k) Image du 27-03-01, groupe 11<br />
l) Image du 26-04-01, groupe 12<br />
Remarque : ces images sont toutes à <strong>de</strong>s échelles différ<strong>en</strong>tes et ne sont donc pas<br />
directem<strong>en</strong>t comparables <strong>en</strong>tre elles. Elles permett<strong>en</strong>t toutefois <strong>de</strong> se faire une idée <strong>de</strong><br />
<strong>la</strong> répartition <strong>de</strong>s températures. L’échelle re<strong>la</strong>tive exprime les températures chau<strong>de</strong>s par<br />
<strong>de</strong>s teintes c<strong>la</strong>ires et les températures plus fraîches par <strong>de</strong>s teintes plus foncées.<br />
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