Composition du jury

– Ismael Moya (LMD) et Pierre Coste représenté par Fréderick Pasternak
(Airbus), directeurs ;
– Yves Goulas (LMD), codirecteur ;
– Jean-Philippe Gastellu-Etchegorry (Cesbio) et Stéphane Jacquemoud
(IPGP), rapporteurs ;
– Fabienne Maignan (LSCE) et Albert Olioso (Inra), examinatrice·eur

Résumé

Cette thèse porte sur l’étude de la télédétection de la fluorescence chlorophyllienne pour le suivi de la végétation depuis l’espace. Des travaux récents montrent que c’est la variation naturelle du cycle diurne de la fluorescence qui constitue le critère le plus discriminatif de l’état physiologique. En particulier, il est possible de détecter un stress hydrique réversible dans plusieurs espèces. Pour assurer une mesure plusieurs fois par jour, un satellite en orbite géostationnaire (36 000 km) est envisagé.
Nous avons réalisé un instrument imageur passif au sol pour la mesure des cycles diurnes de la fluorescence détectée dans la bande O₂-A d’absorption de l’O₂ atmosphérique. Il utilise une roue à filtres interférentiels comme dans le cas du satellite Goci, mais avec une résolution spectrale plus de dix fois meilleure.
Après validation du concept, nous avons été confrontés aux difficultés de la définition d’un rendement de fluorescence au niveau du couvert. En effet la structure de la végétation intervient sur le transfert radiatif de la fluorescence et de la lumière solaire absorbée au sein du couvert végétal.
Il n’est donc pas possible de définir dans tous les cas un rendement de fluorescence au sein du couvert par des mesures passives, néanmoins nous proposons des indices qui permettent d’approcher celui-ci dans certains cas.
Une étude a été menée sur le transfert radiatif de la fluorescence dans le couvert végétal jusqu’au capteur spatial, à l’aide de modèles connus. Les résultats ont montré l’accessibilité du rendement pour des couverts à forte densité de feuilles et lorsque la distribution de l’orientation des feuilles est centrée sur l’horizontale.
Cette modélisation a été utilisée pour simuler des mesures spatiales de fluorescence depuis une orbite géostationnaire dans les bandes O₂-A et O₂-B. Ces simulations montrent la possibilité de mesure dans la bande O₂-A avec une incertitude inférieure à 10 % sur les flux de fluorescence et une répétabilité temporelle inférieure à l’heure pour le suivi des cycles diurnes de la fluorescence de la végétation, ce qui permet d’envisager la détection de stress. Dans les cas favorables la mesure dans la bande O₂-B serait aussi possible.