Supplément - La signature spectrale de la végétation

La signature spectrale de la végétation

La végétation couvre une énorme portion de la surface émergée de la Terre. Ses rôles dans la régulation de la température globale, dans l'absorption de CO₂ et dans d'autres fonctions importantes en font un type de couvert du sol particulièrement important et intéressant. La télédétection profite de la manière particulière dont la végétation réfléchit le rayonnement électromagnétique incident pour obtenir de l'information sur la végétation.

Structure cellulaire d'une feuille et son interaction avec le rayonnement électromagnétique. La plus grande partie de la lumière visible est absorbée, tandis que presque la moitié du rayonnement proche infrarouge est réfléchi.

On trouve deux couches de cellules différentes sous l'épiderme supérieur (la fine couche de cellules qui forme la surface de la feuille). La couche supérieure est le parenchyme palissadique constitué de cellules allongées disposées les unes à côté des autres dans le sens vertical. Dans cette couche se trouve la plupart de la chlorophylle, une protéine qui va capter l'énergie solaire pour alimenter le processus de la photosynthèse. La couche inférieure est le parenchyme lacuneux (ou spongieux) constitué de cellules à formes irrégulières et d'espaces vides qui favorisent la circulation des gaz.

En plus de la chlorophylle, le parenchyme palissadique contient d'autres pigments commes les caroténoïdes, les anthocyanes et d'autres. Ces pigments absorbent aussi la lumière. Grâce à eux la plupart de la partie visible du rayonnement électromagnétique est absorbée, surtout dans les régions bleue et rouge. L'absorption dans le vert est légèrement moins forte, ce qui explique que la végétation nous apparaisse verte. En conséquence, il y a très peu d'énergie visible qui échappe au parenchyme palissadique et qui est réfléchie vers le ciel.

D'autre part, la lumière proche infrarouge n'est pas affectée par ces pigments et pénètre presque complètement au travers du parenchyme palissadique. Arrivée dans le parenchyme lacuneux, la présence de cavités remplies d'air provoque une réfraction de ce rayonnement dans toutes les directions. Au total, environ la moitié du rayonnement proche infrarouge ressort de la feuille par l'épiderme inférieur et l'autre moitié par l'épiderme supérieur, vers le ciel.

Les capteurs qui enregistrent l'énergie réfléchie dans les régions du visible et du proche infrarouge du spectre vont donc capter un signal très faible dans les régions du bleu et du rouge, un signal un peu plus important dans le vert et un signal fort dans le proche infrarouge. Si on représente la force du signal dans chacune de ces régions, on obtient le graphe suivant:

Signature spectrale de la végétation. La végétation a une faible réflectance dans le visible et une réflectance élevée dans le proche infrarouge.

La combinaison d'une faible réflectance dans le visible et d'une réflectance élevée dans le proche infrarouge est spécifique à la végétation. C'est pourquoi on parle de signature spectrale de la végétation.