UFR de Physique

Propositions de stages en laboratoire -- M2

Les offres sont actualisées en mai. Par exemple, les offres de stages pour l'année universitaire 2015-2016 seront mises en place en mai 2015, les offres de stages pour l'année universitaire 2016-2017 seront mises en place pour en mai 2016, etc.

Utilisation des données lidar du capteur CALIOP pour étudier la couleur de l’océan à l’échelle global

  • Option Lumière-Matière, Générique du parcours Lumière-Matière
  • Laboratoire: Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG)
  • Responsable du stage: Jamet Cédric (cedric.jamet@univ-littoral.fr, 03.21.99.64.22)
  • Mots clés: CALIOP, télédétection, lidar, bio-optique, validation
  • Fiche complète en PDF : Fiche complète en PDF

Les capteurs passifs de la couleur de l'océan permettent d'étudier la distribution spatio-temporelle de la biomasse marine et du carbone à moyenne résolution spatiale (300-1000 mètres) et à haute résolution temporelle (environ tous les 2-3 jours suivant les capteurs et les conditions météorologiques). Cependant, ces capteurs ne mesurent que les valeurs moyennées sur la zone euphotique de ces paramètres bio-optiques et biogéochimiques. Aucune information sur la distribution verticale ne peut être fournie. L'utilisation du LiDAR peut résoudre ce problème, comme l'ont montré Bufton et al. (1983), Gordon et al. (1982), Churnside (2014). Le LiDAR a été utilisé pour diverses applications océaniques à partir de mesures aéroportées: poissons, structure verticale de l'océan supérieur, phytoplancton, propriétés optiques de l'océan, bathymétrie, ... (voir les références dans Churnside (2014).

Récemment, Behrenfeld et a. (2013) and Hu et al. (2014) ont montré qu'il était possible d'utiliser les données du LiDAR CALIOP embarqué sur le satellite CALIPSO pour déterminer le coefficient de rétro-diffusion particulaire, bbp(532) et le lié au carbone organique particulaire. Bien que CALIOP ait été développé uniquement pour la restitution des propriétés optiques et spatiales des nuages et des aérosols, ces mesures peuvent être utilisées pour estimer les propriétés physiques de l'océan de surface (Hu et al., 2008) et sous-surface sur la première dizaine de mètres en-dessous de l'océan (Churnside et al., 2013, Behrenfeld et al., 2013, 2016; Lu et al., 2014, 2016). L'inclinaison de la plateforme CALIPSO permet de développer une approche pour estimer les coefficients de rétro-diffusion particulaire et d'atténuation à partir des mesures dépolarisées LiDAR et des coefficients d'atténuation diffus LiDAR. En collaboration avec NASA/LaRC, des études seront effectuées sur les données CALIOP acquises à 10, 14 et 30° d'inclinaison ainsi que des analyses des données LNG existantes permettant d'étudier et comprendre le potentiel des observations tiltées aéroportées et spatiales pour l'étude de l'océan.

Deux algorithmes dédiés à l'océan ont été développés pour pouvoir traiter les données CALIOP: Behrenfeld et al. (2013) and Lu et al. (2014). Ces algorithmes sont basés sur des hypothèses différentes et uniquement l'algorithme de Behrenfeld et al. (2013) a été évalué à partir d'un très faible nombre de mesures in-situ. Donc un premier travail est d'appliquer ces deux algorithmes aux données CALIOP pour lesquelles des mesures in-situ du coefficient de rétro-diffusion particulaire et de coefficient d'atténuation diffus ont été effectuées. On utilisera dans un premier la base de données du LOG, qui regroupe 700 mesures depuis 2006. Un premier exercice de co-localisation sera effectué pour déterminer le nombre de match-ups. Ensuite, les deux algorithmes seront implémentés en collaboration avec NASA/LaRC. On essayera d'augmenter le nombre de co-localisation en comparant les mesures CALIOP océan avec les produits des satellites MODIS-AQUA, VIIRS et OLCI/S3 en utilisant un algorithme bio-optique développé au LOG (Loisel et al., en préparation). On pourra aussi récupérer les données bio-optiques issues des flotteurs-profileurs Bio-ARGO.

Pour les mesures tiltées CALIOP, comme elles sont effectuées de nuit, il sera plus difficile de les valider, étant donné que les mesures in-situ ou satellite couleur de l'océan se font de jour. Cependant, nous pourrons choisir des zones avec une faible variabilité temporelle, comme les gyres sub-tropicaux.

Le candidat devra avoir des compétences en télédétection et devra connaître un langage de programmation (préférentiellement python, matlab, C).