AMMA

AMMA (Analyse Multi-disciplinaire de la Mousson Africaine) est un projet visant à fournir aux décideurs africains des estimations précises des variations du régime des précipitations qui se produiront au cours du 21ème siècle, causées par des fluctuations naturelles et par le changement climatique global. Un pas essentiel vers cet objectif est d’améliorer la prévision météorologique et climatique en Afrique de l’Ouest.

AMMA est un projet financé par UE/FP6 (AMMA-EU), et par des fonds nationaux (AMMA-France, AMMA-Africa, AMMA-UnitedKingdom, AMMA-UnitedState). POSTEL participe à AMMA-EU et AMMA-France en tant que fournisseur de produits biogéophysiques dérivés d’observations spatiales permettant de caractériser les écosystèmes continentaux dans les schémas de surface décrivant les interactions sol-végétation-atmosphère.

Concrètement, POSTEL est engagé dans plusieurs actions :

  • l’adaptation et la distribution à la communauté AMMA des produits du Land SAF fournis par l’Institut Météorologique du Portugal.
    • L’adaptation des variables de rayonnement (rayonnement descendant ondes courtes et ondes longues, température de surface, albedo) et leur transfert vers la base de données AMMASAT sont réalisés en temps réel.
    • Ces variables de rayonnement sont aussi fournies en temps réel au CNRM qui les utilisent comme variables de forçage atmosphérique dans les schémas de surface pour simuler les processus d’échange d’énergie et d’eau à l’interface surface/atmosphère dans le cadre du AMMA LSM Intercomparison Project (ALMIP) sur l’Afrique de l’Ouest. Des résultats récents (Boone et de Rosnay, 2007) ont montré que l’utilisation conjointe de produits satellitaires et de données de prévision numérique pour initialiser les modèles améliorent la représentation de la mousson africaine (Figures ci-dessous). Ces produits servent également de forçage pour les simulations de meso-échelle de nombreuses études menées par les équipes AMMA (e.g. Guichard et al, 2007)

Evapotranspiration simulated by 2 Land Surface Models which participate in the AMMA Land Surface MOdel Intercomparison Project. (PNG) Differences between evapotranspiration simulated using satellites products and NWP data as atmospheric forcing and simulated using only NWP data. (PNG)

Evapotranspiration simulée par 2 schémas de surface (ISBA du CNRM et ORCHIDEE du LMD) moyennée sur la période juin-septembre 2004, en utilisant comme forçage atmosphérique des produits satellitaires et des données de prévision numérique (Figures a et b). Les figures c et d montrent les différences entre les simulations précédentes et des simulations utilisant uniquement des données de prévision numérique comme forçage atmosphérique. L’augmentation de l’évapotranspiration au nord de la zone est due à des erreurs dans les données de prévision numérique qui déplacent la mousson trop loin au sud comparé aux produits satellitaires (d’après Boone et de Rosnay, 2007).

  • la production en temps réel d’un NDVI journalier, corrigé des effets directionnels.
    • Ce produit a été demandé par les utilisateurs AMMA. Il est généré à partir des albédos fournis par le Land SAF. Il est également disponible dans la base AMMASAT.
  • la rectification géométrique et la correction atmosphérique des images SPOT haute résolution (20m et 2.5m) acquises en 2005 et 2006 sur les sites régionaux (Benin, Mali, Niger) de la zone AMMA.
    • Cette action a été initiée par le CETP dans le but de fournir à la communauté utilisatrice des données homogénéisées, en terme de format et de traitements géométriques et radiométriques. Le Centre de Services POSTEL a assuré la maîtrise d’oeuvre de ce travail en relation avec différentes équipes du Cnes (SI/MO,PS/TIS, SI/EI), la société CS-SI, et de nombreux acteurs (IRD, CESBIO) sur le terrain au Bénin, Mali et Niger. L’utilisation de la chaîne de traitement TARIFA, développée par l’équipe PS/TIS du Cnes, a permis d’obtenir un recalage géométrique de grande qualité (+/- 0.2 pixel sur le Bénin et le Mali, +/- 0.1 pixel sur le Niger (Figure ci-dessous)). Tous les détails de ce travail sont disponibles dans un rapport final. Les 50 images (11 sur le Bénin, 15 sur le Mali, 24 sur le Niger) géoréférencées, superposables, étalonnées et corrigées des effets atmosphériques sont accessibles dans la base de données AMMASAT.

This color composite of 3 spot images acquired at three different dates over Niger shows the remarkable quality of geometric corrections. (PNG) Composition colorée de 3 images SPOT (canal XS2) acquises à 3 dates différentes (27 juin, 12 septembre, 25 octobre 2005) sur le Niger montrant la qualité des corrections géométriques.

    • Les équipes du projet AMMA utilisent ces séries temporelles d’images SPOT pour diverses applications liées à l’hydrologie, au suivi du changement d’occupation du sol, à la santé, etc... Par exemple, le CETP a généré une carte de l’occupation du sol sur le Niger (ci-dessous), une cartographie des mares, et des cartes dynamiques de l’indice foliaire pour servir d’entrée au modèle de surface SEtHyS_savannah (Saux-Picart et al., 2007a, Saux-Picart et al., 2007b) qui simule les échanges d’eau et d’énergie en milieu semi-aride. De même, le LTHE et le CESBIO ont établi une carte de l’occupation des sols sur le Bénin, et le Mali, respectivement. Leur validation est en cours par des mesures terrain. Les travaux de classification à partir d’images SPOT-HRV sur les trois super-sites font l’objet d’une publication en cours d’écriture (Zin et al., 2008). De plus, la classification établie sur le Niger a été utilisée pour analyser l’évolution de l’occupation des sols de cette région au cours des 20 dernières années (Ottlé et al., 2007).

Land cover map over Niger generated by CETP from a series of orthorectified SPOT images. (PNG) Carte d’occupation du sol sur le Niger issus d’images SPOT 20m de résolution (d’après CETP)

  • le retraitement de l’archive AVHRR sur la zone AMMA.
    • L’objectif de cette action est d’obtenir des séries homogènes de 20 ans de réflectance et de NDVI issus des données AVHRR pour analyser la variabilité spatio-temporelle des conditions de surface en Afrique de l’Ouest. POSTEL, avec le CESBIO et l’équipe SI/MO du Cnes comme Centres d’Expertise, est identifié comme beta-utilisateur des données AVHRR étalonnées et géolocalisées, générées par la NASA dans le cadre du projet LTDR (Land long Term Data Record) (exemples ci-dessous). Le travail consiste d’abord à vérifier l’étalonnage des images sur des sites désertiques, et le raccordement entre les capteurs. Un travail préliminaire a déjà été réalisé sur ce dernier point : le rapport est disponible. Ensuite, les effets directionnels seront corrigés en utilisant la chaîne de traitement du projet CYCLOPES. Enfin, le CESBIO analysera les séries temporelles normalisées de réflectance et de NDVI, notamment par des comparaisons avec des mesures terrain, avant de les utiliser en entrée de modèle de surface pour simuler les processus d’échange à l’interface sol/végétation/atmosphère.

AVHRR time profiles of spectral reflectances and NDVI from 1982 to 2000 over 3 sites in West Africa : Agoufou, Mali ; Banizoumbou, Niger ; Djougou, Bénin. (PNG) Profils temporels des réflectances AVHRR (visible : rouge ; proche-infrarouge : jaune) et NDVI (bleu) de 1982 à 2000 sur 3 sites d’Afrique de l’Ouest : Agoufou au Mali (haut), Banizoumbou au Niger (milieu), et Djougou au Bénin (bas) (d’après NASA).

  • l’adaptation des produits existants (LAI, FAPAR, FCover, NDVI, albedo) dérivés des capteurs AVHRR, MODIS, et POLDER aux besoins de la communauté AMMA.
    • Cela consiste à ré-échantillonner les produits sur des grilles prédéfinies, puis à extraire les zones d’intérêt. L’objectif est d’uniformiser les produits en terme de projection, de résolution spatiale et de zone de couverture, afin de les rendre plus facilement utilisables par les modélisateurs. Tous ces produits sont transférés vers la base de donnée satellite AMMASAT.



Références :

Boone, A. and P. de Rosnay, Towards the improved understanding of land-surface processes and coupling with the atmosphere over West Africa. iLEAPS Newletter, 3, 33-34, 2007.Article by Boone and DeRosnay edited in iLEAPS Newsletter, June 2007, which presents the AMMA LSM Intercomparison Projet (ALMIP), PDF - 1.7 Mo
Guichard, F., C. peugeot, O. Bock, J.L. redelsperger, N. Asencio, A. Boone, F. Chopin, X. cui, M.A. Gaertner, M. Garvert, S. Jones, J.P. Lafore, B. Lamptey, K. ramage, E. Orlandi, J. Sanders, Mesoscale simulation of MCSs : intercomparison of precipitation and surface evapotranspiration fields for the 28-29 August 2005 case study, 2nd International AMMA Conference, Karlsrhue, 26-30 November 2007.Poster describing meso-scale simulations of MCS using SAF products provided by POSTEL as forcing, PDF - 3.1 Mo
Ottlé, C., C. André, M. Zribi, S. Saux-Picart, R. Lacaze, N. Boulain, B. Cappelaere, J.L. Rajot, L. Descroix, Land cover evolution over the Niger Supersite between 1986 nd 2005 from SPOT-HRV data, 2nd International AMMA Conference, Karlsruhe, 26-30 November 2007.Poster presenting the land cover evolution over the Niger supersite between 1986 and 2005 from SPOT-HRV data., PDF - 402.1 ko
Saux-Picart, S., Ottlé, C., Perrier, A., Decharme, B., Coudert, B., Zribi, M.,Cappelaere, B., and N. Boulain, Spatialisation of the SEtHyS_Savannah SVAT model using remote sensing data over the AMMA-Niger supersite, 2nd International AMMA Conference, Karlsrhue, 26-30 November 2007aPoster describing the use of SPOT land cover map over Niger in SVAT model, PDF - 4.8 Mo
Saux-Picart, S., Ottlé, C., Perrier, A., Decharme, B., Coudert, B., Zribi, M., Boulain, N., Cappelaere, B., and D. Ramier, SEtHyS_savannah : a multiple source land surfce model applied to sahelian landscapes, submitted to Agricultural and Forest Meteorology, 2007b
Zin, I., M. Zribi, C. André, N. Dessay, S. Guibert, P. Hiernaux, L. Kergoat, R. Lacaze, S. Mascle-Lehégarat, C. Ottlé, S. Saux-Picart, J. Seghieri, Land cover/Land use assessment on the three AMMA super-sites from SPOT/HRV data, to be submitted to AMMA special issue of Hydrological Science Journal, 2008.