Agronomie 22 (2002) 669-680
DOI: 10.1051/agro:2002053

Mapping surface fluxes using airborne visible, near infrared, thermal infrared remote sensing data and a spatialized surface energy balance model

Frédéric Jacob^{a, b}, Albert Olioso^b, Xing Fa Gu^b, Zhongbo Su^c and Bernard Seguin<sup>b

a</sup>  USDA/ARS Hydrology and Remote Sensing Laboratory, Bldg 007, BARC-West, Beltsville, MD 20705-2350, USA
^b  INRA Climat-Sol-Environnement, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon Cedex 9, France
^c  Wageningen University and Research Center, Alterra Green World Research, PO Box 47, 6700 AA Wageningen, The Netherlands

(Received 30 November 2001; revised 1 June 2002; accepted 16 July 2002)

Abstract
A spatialized surface energy balance model was validated over the database acquired in the framework of the ReSeDA program. The benefit of the SEBAL model we considered was to compute wind speed and air temperature using the information contained in the spatial variability of convective fluxes. The multitemporal database allowed performing a validation over cycles of several crops. Problems induced by mixed pixels were reduced using high spatial resolution remote sensing data. We verified the validity of the model basic assumption, i.e. the simultaneous presence of partial areas with very high and very low evaporation rates, and the resulting relation between surface temperature and albedo. Besides, the model provided estimates of wind speed and air temperature close to the field references. The validation of soil heat flux showed the inadequacy of the empirical relationship used through a significant underestimation of the references. The validation of sensible heat flux provided similar results as compared to previous studies that dealt with model validations over databases including numerous situations.

Résumé
Cartographie des flux d'énergie à partir de données télédétectées visible, proche infrarouge, infrarouge thermique, et d'un modèle spatialisé. Nous avons validé un modèle de bilan d'énergie de surface en utilisant la base de données ReSeDA. L'intérêt du modèle SEBAL était d'estimer la vitesse du vent et la température de l'air à partir de l'information contenue dans la variabilité spatiale des flux convectifs. La base de données multitemporelle permettait d'effectuer une validation en considérant les cycles de plusieurs cultures. Les problèmes dûs aux pixels mixtes étaient réduits par l'utilisation de données télédétectées à haute résolution spatiale. Nous avons pu vérifier la validité de l'hypothèse de base du modèle, i.e. la présence simultanée de zones très évaporantes ou peu évaporantes, ainsi que la relation entre albedo et température qui en résulte. De plus, le modèle a fourni des estimations de la vitesse du vent et de la température de l'air proche des mesures de référence. La validation du flux de chaleur dans le sol a montré que la relation empirique générait une sous-estimation importante. La validation du flux de chaleur sensible a fourni des résultats comparables à ceux rencontrés dans la littérature et concernant la validation de modèles sur des bases de données incluant de nombreuses situations.

Key words: visible / near infrared / thermal infrared / remote sensing / surface energy balance / spatialization

Mots clés : visible / proche infrarouge / infrarouge thermique / télédétection / bilan d'énergie de surface / spatialisation

Correspondence and reprints: Frédéric Jacob
    e-mail: fjacob@hydrolab.arsusda.gov

Communicated by Frédéric Baret (Avignon, France)

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