STAGE - Traitement de données satellitaires H/F

Développée par le CNES et son homologue indien, l'ISRO (Indian Space Research Organisation), la mission TRISHNA (lancement prévu en 2028) a pour but d'observer la surface terrestre dans le domaine thermique (bande 8µm -12µm). La température est un indicateur du bilan d’énergie des surfaces terrestres de toutes sortes : parcelles agricoles, prairies et forêts, milieux urbains ou encore sur la neige et sur la glace.

Ce bilan fournit de nombreuses informations telles que le stress hydrique des végétaux et leur évapotranspiration. Sur les surfaces en eau, les successions d’images satellitaires de température sont de véritables thermographies dynamiques des structures de mélanges de l’eau des lacs, des fleuves, de leurs estuaires et de l’océan.

Actuellement, les mesures thermiques spatiales à la résolution de la parcelle agricole ne sont disponibles qu’avec une fréquence mensuelle. A contrario, elles ne sont disponibles qu’à résolution kilométrique si l’on souhaite une fréquence d’acquisition plus élevée (satellites géostationnaires).

L'objectif de TRISHNA (Thermal infraRed Imaging Satellite for High-resolution Natural resource Assessment) est de résoudre ce dilemme en proposant une résolution de 60 mètres avec plusieurs mesures de la température du sol par semaine. D’un point de vue scientifique, faire le lien entre le signal délivré par l’instrument en orbite et la température au sol représente un défi clé pour ces missions.

Le service DTN/TPI/MO à en charge la conception des chaines de traitements permettant le passage du signal numérique délivré par l’instrument à la quantité d’énergie lumineuse en entrée de ce dernier et enfin à la température observée à la surface.

Une fois l’instrument en orbite, le service a également en charge les activités de validation qui permettent de comparer les températures retrouvées grâce aux mesures instrument en orbite à une vérité terrain.

Depuis les années 1990, le service de physique de la mesure optique du CNES a développé une solide expérience dans le développement et l’exploitation de sites instrumentés automatisés pour l'étalonnage et la validation de mesures de satellites d’observation de la Terre dans le domaine de longueur d'onde s’étalant de 400 à 2500 nm.

Avec l’arrivée des futures missions infrarouge thermique comme TRISHNA (CNES/ISRO) ou LSTM (ESA) à partir de 2028, le CNES a la volonté de développer ses compétences et d’équiper un site instrumenté dédié à l’étalonnage de ces satellites mesurant dans l'infrarouge thermique.

Depuis 2023, un mât a été déployé sur le site de La Crau (sud-est de la France) pour installer et analyser les données de plusieurs radiomètres travaillant dans infrarouge thermique (bande 8µm – 12 µm). L’une des principales sources d’incertitude pour le calcul de la température de surface à partir de ces radiomètres est la connaissance de l’émissivité de la surface.

Le service DTN/TPI/MO a récemment développé un système de mesure de l’émissivité, appelé boite à émissivité, dont le principe de fonctionnement permet de mesurer directement et avec précision l’émissivité de la surface. Le premier objectif du stage est de caractériser ce système afin de consolider le bilan d’incertitudes associé à la mesure d’émissivité et in fine à la détermination de la température.

Plusieurs campagnes de terrain ont déjà été effectuées et d’autres campagnes sont à définir afin d’alimenter la caractérisation du système et de la mesure. Après avoir caractérisé le système et l’incertitude associée à la mesure d’émissivité, les données issues des campagnes seront exploitées afin d’établir le suivi temporel de l’émissivité du site de La Crau au cours des saisons.

En complément des données de la boite, des images acquises par différents capteurs au-dessus du site de La Crau ainsi que les mesures effectuées par les différents radiomètres installés sur le site seront également exploitées et mêlées à la comparaison. Le stage pourrait débuter de Février jusqu'en Avril 2027.

Etudiant.e en MASTER 1 ou 2 ou en dernière année Ecole/Université Ingénieur ou équivalent - Bonnes connaissances en simulation numérique (Python). - Goût pour la physique, la modélisation, l'expérimentation. *En tant qu'EPIC, le CNES applique un principe de neutralité (notamment politique et religieux) à l'ensemble de ses collaborateurs