La fluorescence de la chlorophylle induite par le solaire (SIF) est un indicateur crucial de la photosynthèse de la végétation, et ces dernières années, les mesures du SIF à base sont devenues de plus en plus précieuses en conjonction avec la productivité primaire brute (GPP) pour étudier la dynamique de la photosynthèse. Cependant, les algorithmes de récupération SIF actuels sont en proie à des incertitudes, en particulier celles introduites par les conditions atmosphériques et les géométries de mesure. Ces incertitudes peuvent déformer les modèles diurnes du SIF, ce qui rend plus difficile de surveiller avec précision la photosynthèse tout au long de la journée. Pour relever ces défis, il existe un besoin croissant d’avancées dans les algorithmes de récupération SIF basés sur des tour.
Une équipe de recherche de l’Aerospace Information Research Institute de l’Académie chinoise des sciences a publié une étude dans le Journal de télédétection Cela aborde ces incertitudes dans les algorithmes de récupération SIF. Leurs recherches visent à améliorer la précision de la surveillance de la photosynthèse de la végétation en améliorant la fiabilité des données du SIF, en combler les lacunes critiques dans la recherche écologique et agricole.
L’innovation principale de l’étude réside dans son évaluation complète de trois algorithmes pour récupérer le SIF Far-rouge des observations à base de tour. L’algorithme de l’ajustement de la forme de la bande (BSF) est devenu le plus fiable, démontrant des performances supérieures pour capturer les motifs diurnes du SIF, en particulier à midi. L’algorithme BSF excelle en découplant l’absorption atmosphérique des signaux SIF sans nécessiter de corrections atmosphériques – un avantage sur les méthodes traditionnelles.
En revanche, l’algorithme de décomposition du vecteur singulier (SVD) a montré des écarts significatifs, en particulier à midi, tandis que l’algorithme de discrimination de la ligne Fraunhofer à trois bandes (3FLD) nécessitait une correction atmosphérique précise pour obtenir des résultats comparables. L’algorithme BSF a obtenu un coefficient de corrélation (R²) de 0,85 avec la photosynthèse de la végétation, surpassant considérablement les autres algorithmes et reflétant sa capacité à capturer avec précision les variations diurnes de la photosynthèse de la végétation.
La recherche a été menée sur deux sites de flux en Chine, avec des hauteurs de mesure de 25 mètres et 4 mètres. L’étude a comparé les modèles diurnes de SIF récupérés à l’aide des différents algorithmes et a évalué leur corrélation avec la photosynthèse de la végétation et la réflectance proche infrarouge (NIRVR). Les résultats ont montré que l’algorithme BSF a fourni les récupérations SIF les plus stables et les plus précises, en particulier pendant les périodes d’irradiance solaire élevée.
L’étude a également souligné l’importance de raffiner les techniques de correction atmosphérique pour améliorer davantage la précision de la récupération du SIF. Ces résultats soulignent le potentiel de l’algorithme BSF pour améliorer la précision de la surveillance de la végétation, offrant des données plus fiables pour la recherche écologique et agricole.
« Cette étude fournit des informations précieuses pour le développement d’algorithmes de récupération SIF basés sur des tours », a déclaré le chercheur principal. « En optimisant ces algorithmes, nous pouvons surveiller les variations diurnes de la photosynthèse de la végétation avec une plus grande précision, cruciale pour comprendre la dynamique des écosystèmes de la végétation. À l’avenir, nous prévoyons de continuer à affiner ces algorithmes pour améliorer leur applicabilité dans diverses conditions environnementales. »
L’étude a utilisé trois algorithmes de récupération SIF – BSF, 3FLD et SVD – et collecté des données à partir de mesures spectrales et de flux à base de tour sur deux sites. Les performances de chaque algorithme ont été évaluées en comparant les modèles diurnes de SIF récupéré avec la photosynthèse de la végétation et les données NIRVR.
Les progrès des algorithmes de récupération du SIF tiennent une promesse significative pour les applications de la recherche sur l’écologie, l’agriculture et le changement climatique. En fournissant une surveillance précise des variations diurnes de la photosynthèse de la végétation, ces algorithmes peuvent offrir des informations plus approfondies sur la dynamique de la végétation, contribuant à éclairer les stratégies d’atténuation du changement climatique. De plus, les algorithmes améliorés pourraient éventuellement être appliqués à la télédétection par satellite, améliorant la précision et l’efficacité des efforts mondiaux de surveillance de la végétation.
Plus d’informations:
Xinjie Liu et al, modèles diurnes incohérents de la fluorescence de chlorophylle solaire far-rouge récupérée avec différents algorithmes des observations à base de tour, Journal de télédétection (2025). Doi: 10.34133 / Remotesensing.0429