Evaluation of the relationship between air temperature and surface temperature from the MODIS satellite: Application to vineyards in the Waipara region in New Zealand
Évaluation de la relation entre températures de l'air et températures de surface issues du satellite Modis : Application aux vignobles de la vallée de Waipara (Nouvelle Zélande)
Résumé
The impact of climate change in wine-growing regions requires strategies and adaptations at the vineyard level. The variability of local climatic factors, particularly temperature, influences the growth of the vine and determines the characteristics of the wines. The objective, through the analysis and spatial modelling of temperatures, is to take into account the influence of environmental and topographical factors on local climate events. However, this method requires the installation of a dense sensor network to build and validate local climate models. Thermal imaging, resulting from remote sensing, appears as an alternative data to free onself from networks but also to expand the regions monitored and over a longer period. Indeed, the air temperature (Ta) environmental parameter can be estimated from thermal satellite data deriving from the surface temperature (LST) measured by MOderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) with a daily time resolution at 1 km spatial resolution. An analysis of the Waipara Wine Valley in New Zealand over the 2017-2018 growing season highlights the statistical relationship between Ta and LST. Statistical analyses show results for average daily temperatures with an average RMSE of 2.46°C and a R² coefficient > 0.7. At the day and night scales, minimum temperatures record better results, particularly with the Terra satellite (RMSE ≈ 2.50°C and R² ≈ 0.80), than maximum temperatures (RMSE ≈ 4.90°C and R² ≈ 0.70).
L’impact du changement climatique sur la viticulture nécessite d’élaborer des stratégies d’adaptation à l’échelle du vignoble. La variabilité climatique locale, notamment les effets sur la température, influence la croissance de la vigne et détermine les caractéristiques des vins. L’objectif, à travers l’analyse et la modélisation spatiale des températures, est de prendre en compte l’influence des facteurs environnementaux et topographiques sur les événements climatiques locaux. Cependant, cette méthode nécessite l’installation de réseau dense de data loggers enregistrant la température de l’air pour construire et valider les modèles statistiques climatiques locaux. L’imagerie thermique, issue de la télédétection, apparaît comme une donnée alternative afin de s’affranchir des réseaux de mesure. La température de l’air (Ta) peut être estimée à partir de données satellitaires dérivant la température de surface (LST) mesurée par MOderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) avec une résolution temporelle journalière et à 1 km de résolution spatiale. Une analyse comparée dans la vallée viticole de Waipara (Nouvelle-Zélande) durant la saison végétative 2017-2018 a mis en évidence de bonnes relations statistiques entre Ta et LST. Les analyses statistiques ont montré, pour les températures moyennes journalières, des résultats avec un RMSE moyen de 2,46°C et un coefficient R² > 0,7. A l’échelle diurne et nocturne, les températures minimales ont obtenu de meilleurs résultats, notamment avec le satellite Terra (RMSE ≈ 2,50°C et R2 ≈ 0,80), que les températures maximales (RMSE ≈ 4,90°C et R² ≈ 0,70).
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