Télédétection du manteau neigeux et modélisation de la contribution des eaux de fonte des neiges aux débits des oueds du haut atlas de Marrakech

I.1.2 Spectre électromagnétique et réflectance

Le spectre électromagnétique varie des courtes longueurs d'onde (dont font partie les rayons gamma et les rayons X) aux grandes longueurs d'onde (micro-ondes et ondes radio). En raison des propriétés de transparence de l'atmosphère, la télédétection spatiale n'utilise qu'une partie du spectre électromagnétique, on distingue les domaines solaire (ë=0.38 à 0.78 um), infrarouge thermique (ë=3 à 1000 um), et micro-onde (ë = 10^-3 m à 0.3 m) ( Figure ýI ). Le rayonnement est réfléchi par la surface dans le domaine solaire, émis dans l'infrarouge thermique; il peut être émis ou réfléchi dans le domaine des micro-ondes en fonction du caractère passif ou actif du système d'observation.

Le rayonnement qui n'est pas absorbé ou diffusé dans l'atmosphère peut atteindre et interagir avec la surface de la Terre. Lorsque l'énergie atteint la cible, la surface peut absorber l'énergie, la transmettre ou réfléchir l'énergie incidente. En mesurant l'énergie réfléchie ou émise par la cible avec une variété de longueurs d'onde, nous pouvons construire la signature spectrale pour un objet. Dans la Figure ýI , quatre exemples de spectres de réflectance très contrastés sont présentés:

- La réflectance de la neige est très élevée dans le visible et le proche infrarouge (> 90 %). Elle diminue à partir de 1 um pour atteindre des valeurs très faibles dans le moyen infrarouge à 1.55 um;

- L'eau absorbe la majorité du rayonnement reçu quelle que soit la longueur d'onde (reflectance < ~10 %). La réflectance diminue progressivement avec la longueur d'onde pour atteindre des valeurs quasi-nulles dans le proche infrarouge après 0.9 um;

- La réflectance du sable, et plus généralement celles de sols nus, est faible aux courtes longueurs d'ondes, puis augmente quasi-linéairement (valeurs inférieures à 5 % dans le bleu et autour de 20 % dans le proche infrarouge);

- Le comportement de la végétation « verte » est typique, avec une forte absorption dans le visible, et en particulier dans le rouge, pour la photosynthèse, et une très forte reflectance dans le proche infrarouge (jusqu'à 50 %).

Les spectres présentés en Figure ýI sont des cas typiques. Dans la réalité les réflectances des surfaces varient en fonction d'un grand nombre de facteurs, par exemple l'état de la surface manteau neigeux, et notamment la proportion de neige fraîche et humide, où la turbidité de l'eau, sa « couleur » et son état de surface (vague, ondelettes, écumes...). Les propriétés des sols et de la végétation seront discutées ultérieurement.

Figure ýI- : Spectre du rayonnement et transparence de l'atmosphère.

Figure ýI- : Spectres typiques de réflectances de la neige, de l'eau, du sable et de la végétation. Les bandes spectrales correspondent aux capteurs embarqués sur SPOT : B1=Bleu, B2=rouge, B3=Proche Infrarouge, MIR=Moyen Infrarouge. ( http://vegetation.cnes.fr).