La neige en Bretagne et en région parisienne :  le blanc dans les yeux des satellites d’observation

Image de l'instrument MODIS du satellite Terra acquise le 10 février 2021.
Représentation en couleurs naturelles. Crédit image : NASA Wordview

Moules ou raclette, à vous de choisir...

Les remontées mécaniques sont fermées ? Pas de problème pour les vacances de février : la Bretagne est meilleure destination pour concilier ski nautique et ski alpin ! Dans les deux cas, la combinaison reste recommandée en cette saison.

L’image présentée ici a été acquise le mercredi 10 février 2021 par l’instrument MODIS du satellite Terra. La résolution au sol est d’environ 500 mètres.

Sur cette représentation en couleurs naturelles, il n’est pas toujours évident de distinguer neige et nuages.

Le blanc dans les yeux des satellites d’observation

Voici maintenant la même image utilisant les bandes spectrales SWIR (infrarouge à courte longueur d'onde).

Cette combinaison de canaux de l’instrument MODIS met bien en évidence les sols enneigés qui apparaissent en couleur cyan.

Neige en Bretagne et en région parisienne : image de l'instrument MODIS du satellite Terra
acquise le 10 février 2021. Représentation en mode SWIR (combinaison des bandes 7, 2 et 1).
Crédit image : NASA Wordview

La vérité sur les fausses couleurs

Les trois illustrations publiées ici sont des représentations différentes des bandes spectrales d’une même image de l’instrument MODIS, avec du haut vers le bas :

• La représentation en « couleurs naturelles » ou « couleurs vraies » utilise les bandes spectrales 1 (rouge, centrée sur la longueur d’onde 0,670 µm), 4 (verte, centre sur 0,565 µm) et 3 (bleue, centrée sur 0,479 µm) qui correspondent approximativement aux plages de couleurs rouge, verte et bleue et qui sont représentées également en rouge, vert et bleu du votre écran. En gros, ce qu’un observateur humain verrait depuis un avion ou la Station Spatiale Internationale
• La représentation SWIR dite « 721 » qui utilise les bandes spectrales n°7 (infrarouge moyen, centrée sur la longueur d’onde 2,155 µm), n°2 (proche infrarouge à 0,876 µm) et n°1 (rouge, centrée sur la longueur d’onde 0,670 µm) respectivement représentées en rouge, vert et bleu sur l’écran de votre ordinateur.
• Un dernière option, la représentation dite « 367 », utilise les bandes spectrales n°3 (bleue, centrée sur 0,479 µm), n°6 (infra-rouge moyen 1, 652 µm) met n°7 (infrarouge moyen, centrée sur la longueur d’onde 2,155 µm) respectivement représentées en rouge, vert et bleu sur l’écran de votre ordinateur.

Neige en Bretagne et en région parisienne : image de l'instrument MODIS du satellite Terra
acquise le 10 février 2021. Représentation combinant des bandes spectrales 3, 6 et 7.
Crédit image : NASA Wordview

Toute la lumière sur les couleurs

Dans la représentation « 721 », la végétation active, en raison de la synthèse chlorophyllienne, apparaît en vert intense. L’eau apparaît en noir et en bleu foncé s’il y a des sédiments en suspension. La neige et les nuages de glace en altitude, plus froids et rayonnant moins dans l’infrarouge thermique, absorbent également le proche infrarouge : ils apparaissent bleutés. Les autres nuages sont blancs, les petites gouttes d’eau diffusant de manière équivalente les bandes visibles et proche infrarouge. Cette combinaison est également utilisée pour mettre en évidence les zones brûlées après un incendie (plus d’activité chlorophyllienne de la végétation brûlée).

La représentation « 367 » qui utilise une bande visible (couleur bleue, centrée sur 0,479 µm), pour laquelle la neige et la glace ont une très forte réflectance, représentée en rouge sur l’écran. Pour les deux autres bandes dans l’infrarouge moyen représentée en vert et bleue, la neige et la glace sont au contraire très absorbantes : seule la bande 3 est fortement réfléchie et la neige blanche apparaît donc en rouge vif sur votre écran.

La végétation, absorbante dans les bandes 3 et 7 et réfléchissante dans la bande 6 apparaît en vert. Les sols nus sont cyan car leur réflectance est plus élevée dans les bandes 6 et 7 que dans la bande 3. Les surfaces d’eau au sol sont très sombres car l’eau absorbe à la fois le visible et l’infra-rouge moyen. Au contraire, dans les nuages, les gouttelettes d’eau en suspension diffusent les trois bandes spectrales de manière équivalente et les nuages d’eau liquide apparaissent donc en blanc.

Cela reste obscur ? Vous déclarez forfait ? Dommage pour le ski…

Un dernier détail sur les détails

La résolution au sol (Ground Sampling Distance) de l’instrument MODIS est classée « moyenne résolution ». C’est le prix à payer pour offrir un champ (fauchée) large.

Cette résolution varie selon les bandes spectrales. Elle atteint 250 mètres pour les bandes 1 et 2 (bleu et vert) et tombe à 500 mètres pour les bandes 3 à 7 et 1000 mètres pour les bandes suivantes (8 à 36).

C’est donc sur les images en couleurs naturelles qu’on distingue de plus de détails

Extrait de l’image du satellite Terra du 10 février 2021. Représentation en couleurs naturelles.
Crédit image : NASA Worldview

En savoir plus :

• Neige et satellites d’observation : d’autres articles sur le blog Un autre regard sur la Terre.
• Un article plus détaillé sur les couleurs de la neige dans les images des satellites d’observation.