L'équipe aborde le fonctionnement biophysique et biogéochimique des couverts végétaux de l’échelle locale à l’échelle globale, avec une priorité sur le fonctionnement et la vulnérabilité des forêts en réponse au changement global. Ses recherches sont développées sur les thématiques suivantes :

• la réponse temporelle et la vulnérabilité des écosystèmes forestiers aux changements environnementaux qui est analysée à large échelle à partir de séries de données de télédétection (visible, infra rouge, micro-ondes) et de proxys climatiques (isotopes du carbone et de l’oxygène) enregistrés dans les cernes des arbres ;
• le cycle biogéochimique des gaz à effet de serre (CO2, CH4, N2O) et son intégration de la parcelle au continent ;
• les bilans d'eau et d'énergie à l’échelle régionale : mosaïques cultures - forêt de bassins-versants côtiers (Landes de Gascogne), interaction entre nappe, végétation et atmosphère, modélisation éco-hydrologique des écosystèmes forestiers.

Les outils développés pour mener à bien ces recherches sont la télédétection (satellites, avion), l’observation à long terme d’agroécosystèmes et la modélisation.
L’équipe est notamment impliquée dans la coordination des missions spatiales SMO S (micro-ondes) et MISTIGRI (infrarouge thermique), et dans l’infrastructure européenne ICOS (Gaz à effet de serre - Ecosystèmes).

Thématiques

En télédétection l'équipe regroupe des compétences dans les domaines solaire réfléchi, micro-ondes actives, infra-rouge thermique et micro-ondes passives qui permettent de relier les observations de télédétection avec les modèles de fonctionnement à travers le suivi :

Impact de la sécheresse de 2003

fonctionnement de la végétation, avec les mesures dans le domaine optique qui permettent d'accéder à des informations sur la structure, la phénologie, l'occupation des surfaces, le taux de couverture par la végétation (capteurs SPOT, VEGETATION, mission Venus, etc.)  de la biomasse avec les capteurs optiques ou radar qui sont capables de fournir des estimations de volume de biomasse, directement ou indirectement (mission ESABIOMASS) ; du bilan énergétique avec les mesures dans le domaine de l'infrarouge thermique permettant d'accéder à la température de surface (capteur MODIS, etc.) ;  du bilan hydrique avec les mesures réalisées dans le domaine des micro-ondes par des capteurs actifs (radar) ou passifs (radiomètres) permettant d'accéder à l'humidité de surface du sol (mission ESA SMOS, ...).

Axes de recherches privilégiés

• Risques environnementaux en relation avec le changement climatique (effet du réchauffement et déficit hydrique, intensification d'événements extrêmes, ...)
  - modifications des aires de répartition des espèces naturelles et cultivées
  - baisse de productivité des couverts et dépérissements forestiers

• Cycle du carbone et des gaz à effet de serre :
  - spatialisation des bilans vers les échelles de la région ou du continent
  - mise en relation avec les itinéraires techniques agricoles et sylvicoles

• Cycle de l'eau :
  - impacts de sécheresse et risques d'incendies
  - concurrence pour les ressources en eau (ex. forêt/ maïs en région Aquitaine)

Thèse en cours

• Nathalie Yauschew-Raguenes : Bilan de carbone de l'écosystème forestier aquitain de pin maritime : intégration de données de télédétection dans un modèle de fonctionnement de l'ensemble forêt/sous-bois.
• Virginie Moreaux : Biophysical modeling of production and atmospheric exchanges of fast-growing forest crops in South West of France

La télédétection pour l'étude du fonctionnement des écosystèmes

• Etude de l’anisotropie directionnelle des mesures dans l’infrarouge thermique (IRT)

• Les recherches de l’INRA (UR1263 EPHYSE, Bordeaux) permettent d’expliquer la signature micro-ondes des forêts et des prairies de la mission SMOS (Agence Spatiale Européenne).

Quelques publications

Albergel C., Zakharova E., Calvet J.-C., Zribi M., Pardé M., Wigneron J.-P., Novello N., Kerr Y., Mialon A., Fritz N., 2011. A first assessment of the SMOS data in southwestern France using in situ and airborne soil moisture estimates: The CAROLS airborne campaign. Remote Sens. Environ., 115(10): 2718-2728, doi:10.1016/j.rse.2011.06.012.

Calvet J.-C., Wigneron J.-P., Walker J., F. Karbou F., Chanzy A., Albergel C., 2011. Sensitivity of passive microwave observations to soil moisture and vegetation water content: from L-band to W-band. IEEE Trans. Geosc. Remote Sens., 49(4): 1190-1199, doi: 10.1109/TGRS.2010.2050488.

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Garestier F., Dubois-Fernandez P., Champion I., Le Toan T., 2011. Pine forest investigation using high resolution P-band Pol-InSAR data. Remote Sens. Environ., 115 (11): 2897-2905, doi:10.1016/j.rse.2010.08.028.

Govind A., Chen J.M., Mcdonnell J., Kumari J., Sonnentag O., 2011. Efffect of lateral hydrological processes on photosynthesis and evapotranspiration in a boreal ecosystem. Ecohydrology, 4 (3): 394-410, doi: 10.102/eco.141.

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Guyon D., Guillot M., Vitasse Y., Cardot H., Hagolle O., Delzon S., Wigneron J.-P., 2011. Monitoring elevation variations in leaf phenology of deciduous broadleaf forests from SPOT/VEGETATION time-series. Remote Sens. Environ., 15 (2): 615-627, doi: 10.1016/j.rse.2010.10.006.

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Pardé M., Zribi M., Wigneron J.-P., Dechambre M., Fanise P., Kerr Y., Crapeau M., Saleh K., Calvet J.-C., Albergel C., Mialon A., Novello N., 2011. Soil moisture estimations based on airborne CAROLS-L-band microwave data. Remote Sensing, 3 (12): 2591-2604, doi:10.3390/rs3122591.

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Kerr Y., Waldteufel P., Wigneron J.-P., Delwart S., Cabot F., Boutin J., Escorihuela M.J., Font J., Reul N., Gruhier C., Juglea S., Drinkwater M., Hahne A., Martin-Neira M., Mecklenburg S., 2010.The SMOS mission: new tool for monitoring key elements of the global water cycle. Proceedings of the IEEE, Special Issue Satellite Remote Sensing Missions for Monitoring Water, Carbon and Global Climate Change, 98(5): 666-687, doi: 10.1109/JPROC.2010.2043032.

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Demontoux F., Le Crom B., Ruffié G., Wigneron J.-P., Grant J.P., 2008. Electromagnetic characterization of soil-litter media: application to the simulation of the microwave emissivity of the ground surface in forests. European Physical Journal – Applied Physics, 44: 303-315, doi: 10.1051/epjap:2008168.

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Guyon D., Cardot H., Hamel S., Hagolle O., 2006. Monitoring and mapping the phenology of the maritime pine forests of South-Western France from VEGETATION time-series. 2nd International Symposium on Recent Advances in Quantitative Remote Sensing (RAQRS'II), Torrent (Valencia) Spain, 25-29 September 2006, 5 p.

Wigneron J.-P., Kerr Y., Waldteufel P., Saleh K., Richaume P., Ferrazzoli P., Escorihuela M.-J., Grant J.P., Hornbuckle B., de Rosnay P., Calvet J.-C., Pellarin T., Gurney R., Mätzler C., 2007. L-band Microwave Emission of the Biosphere (L-MEB) model: results from calibration against experimental data sets over crop fields. Remote Sensing of Environment, 107: 639-655.

2008-2010 : "Monitoring the water status of forests and natural vegetation in Southern Europe: application to the estimation of drought impacts and fire risks" , J.-P. Wigneron, Y. Kerr, J. Sobrino, K. Saleh, M. Schwank.