Les radiomètres optiques

Qu'est-ce qu'ils mesurent ?

Principe de la mesure

Les capteurs dits "optiques" sont, par définition, sensibles au rayonnement dans la partie "visible" du spectre électromagnétique (c'est à dire celle que l'oeil humain est capable de capter) et le proche infra-rouge (longueurs d'onde 0,4 µm à 2 µm).
Ces instruments mesurent le rayonnement solaire réfléchi par la surface. La quantité d'énergie réfléchie dépend des propriétés optiques de la surface : une surface absorbante réfléchira moins de lumière que de la glace, par exemple. De plus, selon la surface, certaines longueurs d'onde peuvent être absorbées plus que d'autres, donnant ainsi une couleur à cette lumière réfléchie.


Carte mondiale de concentration en chlorophylle (Instrument Meris) (Crédits Esa)

Concernant l'océan, la couleur est déterminée par les interactions de la lumière solaire incidente avec les substances présentes dans l'eau. Au large, les principales substances sont les organismes photosynthétiques, ou phytoplancton. Le phytoplancton contient de la chlorophylle qui absorbe la lumière aux longueurs d'onde du bleu et du rouge et qui transmet le vert, tout comme les feuilles des arbres et la plupart de la végétation sur terre. Près des côtes, on peut avoir aussi des sédiments en suspension dans l'eau, souvent apportés par les fleuves, d'origine organique ou minérale, naturelle ou humaine.

Les capteurs optiques utilisés pour la couleur de l'océan sont des imageurs à large fauchée (de 500 à 2500 km de large), et à haute résolution (1 km).

Ces capteurs présentent quelques limitations : pas de mesure la nuit par nature (car pas de lumière du soleil à réfléchir !), pas de mesure en présence de nuages, pas de mesure lorsque le capteur se trouve à un angle tel que le soleil "l'éblouit". C'est pourquoi, tout comme pour la donnée de température de surface, les techniques de restitution de la chlorophylle doivent mettre en oeuvre des filtres nuageux d'une part et d'autre part des compositions temporelles prenant en compte plusieurs jours de données de manière à obtenir des cartes complètes de données "sans trous".


 


Deux images de concentration en chlorophylle issues des capteurs SeaWiFS (en haut) et Modis (en bas) (Crédits Nasa)

 

Capteurs actuellement en fonctionement pour la couleur de l'eau

  • Modis sur Aqua (Nasa, USA)