Les ondes infrarouges

Le rayonnement infrarouge

Le rayonnement infrarouge possède un domaine de longueurs d’onde qui s’étend de 0,7 µm à 1 000 µm. Il est généralement divisé en 3 parties :

les IR proches (0,7 – 5 µm) ;
les IR moyens (5 – 30 µm) ;
les IR lointains (30 – 1 000 µm).

Les IR sont souvent associés à la chaleur car, à température « normale », les objets émettent spontanément des radiations dans le domaine des IR.

Le proche IR et le moyen IR constituent l’infrarouge solaire. L’énergie émise par le soleil se situe pour la moitié dans l’infrarouge. Par contre, le lointain IR intervient principalement à travers l’infrarouge thermique. Ce dernier est le rayonnement thermique produit par les composants de la surface terrestre ainsi que par les différentes couches de l’atmosphère. Dès lors, c’est dans ces longueurs d’onde que se manifeste l’effet de serre.

Source : http://www.manicore.com/documentation/serre/physique.html

Quelles sont leurs applications ?

Les rayonnements infrarouges sont surtout utilisés dans la thermographie infrarouge, c’est une technique permettant d’obtenir l’image d’une scène, d’un objet ou d’une personne grâce à la chaleur dégagée. Ainsi, au lieu de voir les couleurs que l’œil peut apercevoir, ça sera le spectre infrarouge qui va être traité par la caméra thermique.

La capacité d'un matériau à émettre de la chaleur de manière radiative est appelée son émissivité. Ce coefficient d'émissivité ε varie en fonction de la longueur d'onde du signal émis.

Les matériaux que l'on trouve à l'intérieur d'un bâtiment, émettent typiquement des radiations sous forme de rayons infrarouges de très grande longueur d'onde.

Ainsi, les applications sont nombreuses et variées : établir un bilan thermique, détecter les défauts d’isolation, rechercher des structures masquées par des enduits, …

Utilisation de la caméra thermique dans notre CANSAinTJean

Qu’est-ce que l’évapotranspiration d’une plante?

Le processus d’évapotranspiration est un cycle sans fin :

1. L'eau tombe des nuages (les précipitations) et arrive sur le sol.

2. La plante absorbe l'eau grâce à ses racines.

3. L'eau circule dans la plante.

4. La plante transpire alors à deux niveaux :

Coupe transversale du limbe d’une feuille de dicotylédone.

Au niveau de la cuticule des feuilles (couche externe qui protège les organes aériens des végétaux) ; en effet en milieu humide la cuticule présente un réseau relativement lâche et permet une certaine perméabilité. La transpiration représente ici 5 à 10% de la transpiration totale. On parle de transpiration cuticulaire.
La majorité au niveau des stomates (les pores) ; on parle de transpiration stomatique.

5. L’eau finit par s'évaporer.

La transpiration est nécessaire au flux d’eau qui traverse la plante puisqu’elle représente le moteur de la circulation, elle permet la montée de la sève. C’est un indicateur de bonne santé de la plante.

Dans un contexte de réchauffement climatique, l’estimation de l’évapotranspiration sur des paysages agricoles présente un enjeu considérable pour la gestion des ressources en eau. L’évapotranspiration peut être estimée de façon spatialisée en combinant la modélisation des transferts d’énergie et d’eau à l’interface sol-végétation-atmosphère, et l’utilisation de données satellitaires. En particulier, les données IR thermique permettent d’évaluer la température de surface et constituent une information précieuse pour la résolution des bilans d’énergie.

L'indice de végétation par différence normalisé ou indice de Tucker, appelé aussi NDVI, met en valeur la différence entre la bande visible du rouge (R) et celle du proche infrarouge (PIR).

NDVI = (ρPIR-ρR)÷(ρPIR+ρR)

où

ρR= réflectance rouge

ρPIR= réflectance proche infrarouge

La réflectance est définie comme le rapport entre le flux lumineux réfléchi et le flux lumineux incident :

ρ=ør÷øi

où

ør= flux lumineux réfléchi

øi= flux lumineux incident

Cet indice NDVI est sensible à la vigueur et à la quantité de la végétation.

Les valeurs du NDVI sont comprises entre -1 et +1, les valeurs négatives correspondant aux surfaces autres que les couverts végétaux, comme la neige, l'eau ou les nuages pour lesquelles la réflectance dans le rouge est supérieure à celle du proche infrarouge. Pour les sols nus, les réflectances étant à peu près du même ordre de grandeur dans le rouge et le proche infrarouge, le NDVI présente des valeurs proches de 0.

Les formations végétales quant à elles, ont des valeurs de NDVI positives, généralement comprises entre 0,1 et 0,7. Les valeurs les plus élevées correspondant aux couverts les plus denses.

Source : http://www.dronesimaging.com

Il est possible de trouver les cartes NDVI de certaines régions via le lien https://terrascope.be/. Cette plateforme permet aux utilisateurs d’accéder aux données satellitaires et aux informations dérivées.

Carte NDVI de la région d’Elsenborn (18/04/2018).

Carte de la région d’Elsenborn.

Nous souhaitons collecter les données brutes de la caméra IR ainsi que les données du GPS placés dans notre CANSAinTJean. Nous espérons qu’en chargeant celles-ci dans le logiciel de SIG (Système d’informations géographiques)nous aurons la possibilité de superposer de manière précise la carte NDVI aux images envoyées par la caméra. Arriverons-nous à établir un lien entre les deux ?

Sauras-tu nous répondre ?

1)Qu’est-ce que l’émissivité d’un matériau ?

2)Quelles sont les appliquations des rayonnements IR dans notre quotidien ?

3)Dans quelles longueurs d’onde l’Effet de serre se manifeste-t-il ?

4)Quel est le rôle des stomates d’une plante ?

5)Comment va évoluer le NDVI d’une zone de végétaux subissant un stress hydrique ?

6)Nous t’envoyons nos résultats. Est-il possible de les interpréter et d’établir un lien entre nos images et la carte NDVI?