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Communication Dans Un Congrès Année : 2023

Monitoring LST at canyon scale for urban micro-climate applications: in-situ, simulation and airborne data comparisons

Suivi de la LST à l'échelle du canyon pour des applications de microclimat urbain : comparaisons de données in situ, de simulation et comparaisons de données aéroportées

Résumé

In a context of more frequent heat waves, urban overheating is a major environmental and public health issue. The Land Surface Temperature (LST) is a key variable to study this phenomenon and its estimation at district or city scale can help to diagnose the thermal behaviour of existing or future infrastructures. This paper compares in-situ sensors, 3D physical models and remote sensing observations to investigate the potential and accuracy of each approach to monitor LST at canyon scale. This comparison is performed based on the datasets acquired during the CAMCATT-AI4GEO experiment led in Toulouse city in June 2021 and a side experiment evaluating iButtons data using KT19 measurements as reference. This work shows that iButtons provide LST within +/- 1.25°C (over white walls) if the sensor is protected from direct sun. They offer a good spatial coverage over a small scene, providing direct LST measurement, but they seem sensitive to dark colour walls and sun exposition. On-ground TIR cameras allow for fine scale monitoring of the spatial and temporal variation of the LST, which provides information on the thermal behaviour of the surfaces over limited portion of the scene. On the other hand, airborne cameras allow to retrieve LST over horizontal surfaces at flight overpass time, which give an instant picture of the LST spatial variability at district or city scale. In both cases, retrieving LST from the thermal infrared images can be challenging. Finally, micro-climat models allow to simulate LST at high spatial and temporal resolutions up to district scale, provided that meteorological data are available and that the scene parametrization is correct. Each approach has advantages and drawbacks in terms of accuracy, spatial and temporal coverage, but they can also benefits from a combined used.
Dans un contexte de vagues de chaleur plus fréquentes, le phénomène d'îlot de chaleur urbain est un enjeu environnemental et de santé publique majeur. La température de la surface terrestre (LST) est une variable clé pour étudier ce phénomène et son estimation à l'échelle d'un quartier ou d'une ville peut aider à diagnostiquer le comportement thermique des infrastructures existantes ou futures. Cet article compare les capteurs in-situ, les modèles physiques 3D et les observations de télédétection afin d'étudier le potentiel et la précision de chaque approche pour le suivi de la LST à l'échelle du canyon. Cette comparaison est réalisée sur la base des jeux de données acquis lors de l'expérience CAMCATT-AI4GEO menée dans la ville de Toulouse en juin 2021 et d'une expérience parallèle évaluant les données iButtons en utilisant les mesures KT19 comme référence. Ces travaux montrent que les iButtons fournissent une LST à +/- 1,25°C (sur des murs blancs) si le capteur est protégé du soleil direct. Ils offrent une bonne couverture spatiale sur une petite scène, permettant une mesure directe de la LST, mais ils semblent sensibles aux murs de couleur sombre et à l'exposition au soleil. Les caméras infrarouge thermique au sol permettent un suivi à petite échelle de la variation spatiale et temporelle de la LST, ce qui fournit des informations sur le comportement thermique des surfaces sur une portion limitée de la scène. D'autre part, les caméras aéroportées permettent de récupérer la LST sur des surfaces horizontales au moment du passage du vol, ce qui donne une image instantanée de la variabilité spatiale de la LST à l'échelle d'un quartier ou d'une ville. Dans les deux cas, l'extraction de la LST à partir d'images infrarouges thermiques peut être difficile. Enfin, les modèles de microclimat permettent de simuler la LST à haute résolution spatiale et temporelle jusqu'à l'échelle du district, à condition que les données météorologiques soient disponibles et que la paramétrisation de la scène soit correcte. Chaque approche présente des avantages et des inconvénients en termes de précision et de couverture spatiale et temporelle, mais elles peuvent également bénéficier d'une utilisation combinée.
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Monitoring_LST_at_canyon_scale_for_urban_micro-climate_applications_in-situ_simulation_and_airborne_data_comparisons.pdf (2.73 Mo) Télécharger le fichier
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Dates et versions

hal-04154048 , version 1 (06-07-2023)

Identifiants

Citer

Laure Roupioz, Auline Rodler, Sihem Guernouti, Ahmad Al Bitar, Laurent Poutier, et al.. Monitoring LST at canyon scale for urban micro-climate applications: in-situ, simulation and airborne data comparisons. 2023 Joint Urban Remote Sensing Event (JURSE), May 2023, Heraklion, Greece. ⟨10.1109/JURSE57346.2023.10144172⟩. ⟨hal-04154048⟩
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