Crop evapotraspiration estimation using optical and microwave remote sensing

In 1994, Cemagref-ENGREF Remote Sensing Laboratory and U.S. Water Conservation Laboratory conducted an experiment called "MAC VII" on Maricopa Agricultural Center, to demonstrate the ability of using combined optical and microwave remote sensing data for estimating the evapotranspiration of irrigated crops. Two approaches were developed on alfalfa and cotton crops. One is based on the combination of remotely sensed surface temperature and vegetation index representing both vegetation water stress and fractional cover, and providing a water deficit index (WDI), which is has been demonstrated to be a reliable extension of the Crop Water Stress Index (CWSI) concept to partial coverage canopies. The estimation of WDI was improved here by using surface soil moisture derived from ERS-1 radar satellite C-Band data, which provided the ability to discriminate canopy transpiration form soil evaporation. The other approach is based on the combination of airborne Ku- and C-Band radar imagery, which represent both vegetation fractional cover and water stress, respectively. This new tool is useful for estimating plant water stress in partial coverage conditions, and has the advantage of being independent of atmospheric and cloudiness conditions, unlike approaches based on optical remote sensing data. / En 1994, le Laboratoire Commun de Télédétection Cemagref-ENGREF et l'U.S Water Conservation Laboratory ont conduit une expérience appelée "MAC VII" sur la ferme expérimentale de Maricopa, Arizona, afin de démontrer la possibilité de combiner des données de télédétection optique et radar pour estimer l'évapotranspiration des cultures irrigées. Deux approches ont été menées sur luzerne et coton. La première est basée sur la combinaison de la température de surface et de l'indice de végétation, obtenus par télédétection et représentant respectivement le stress hydrique et le pourcentage de recouvrement de la végétation, pour obtenir un indice de déficit hydrique (Water Deficit Index WDI). Cet indice est reconnu comme une extension fiable du Crop Water Stress Index (CWSI) aux couverts végétaux partiels. L'estimation du WDI a été améliorée ici en utilisant l'humidité superficielle du sol obtenue à partir des données radar en bande C du satellite ERS-1, qui a permis de séparer la transpiration du couvert de l'évaporation du sol. La seconde est basée sur la combinaison d'images radar en bandes Ku et C obtenues par moyens aéroportés, qui représentent respectivement le recouvrement de la végétation et le stress hydrique. Ce nouvel outil est utile pour estimer le stress hydrique des cultures en conditions de couvert végétal partiel, et présente l'avantage d'être indépendant des conditions d'atmosphère et de nébulosité, contrairement aux approches basées sur les données de télédétection optique.