ANTARES 4 - Données SeaWifs |

Les présentes pages donnent accès aux données SeaWifs spécialement acquises et traitées par la NASA au titre du soutien à la campagne ANTARES 4. De la mi-décembre 1998 à la fin de la campagne (jusque vers le 20 février 1999), les scènes individuelles enregistrées sur la zone (35-65°S, 50-80°E) ont été reçues par Jacqueline Etcheto et Viviane Leboucher (LODyC, Paris), qui les ont retransmises à bord du Marion Dufresne à Jacques Le Fèvre (UMR 6539 "Bioflux", Brest) qui a réalisé le traitement ultérieur. La réception à bord intervenait généralement dans un délai de 3-4 jours après acquisition des données par le satellite. La fonction immédiate de ces données en temps quasi-réel était de contribuer, avec d'autres données à haute résolution et/ou quasi-synoptiques (radiales XBT, Tow-Yo) à la conduite de la campagne, et notamment au choix de la position des stations longues. Leur exploitation a posteriori est une source d'information sur les variations temporelles de la distribution de la biomasse phytoplanctonique et sur la dynamique frontale (évolution des méandres et des structures secondaires associées à la circulation agéostrophique), permettant d'inscrire les données de terrain de la campagne dans leur contexte régional. Traitement appliqué aux données Les scènes individuelles fournies par la NASA sont des images redressées géométriquement, avec une gamme de couleurs correspondant approximativement à l'échelle générale de concentration chlorophyllienne utilisée par la NASA pour l'ensemble des données SeaWifs. Les fichiers originaux étaient uniformément nommés avec un suffixe indicateur du format JPEG, mais la plupart étaient en fait au format RAS (Sun Raster : graphique bitmap non comprimé, gamme de 256 couleurs indexées, codage RGB). Ces scènes individuelles sont à la fois trop fragmentaires pour être directement utilisables aux fins énoncées ci-dessus et très bruitées. À un bruit spatial dû au morcellement des zones libres de nuages s'ajoute un bruitage du signal produisant, en particulier dans les zones fragmentées, des couleurs aberrantes sans lien avec la gamme de concentration pigmentaire. Pour remédier au caractère fragmentaire des scènes individuelles, la technique la plus utilisée consiste à construire des composites, qui intègrent (généralement par calcul d'une valeur moyenne) les données de chaque pixel (ou groupe de pixels) sur une certaine durée. Cette technique entraîne un certain lissage des structures spatiales, d'autant plus important que le temps d'intégration est plus long. Elle nécessite en outre un accès aux données numériques issues du capteur, qui n'étaient pas disponibles à bord. On a donc réalisé des mosaïques, combinaisons spatiales de plusieurs images couvrant des zones différentes, à raison d'une seule donnée par pixel, issue d'une image unique. Cette technique conserve la pleine résolution des structures spatiales, telles qu'elles apparaissent sur une scène donnée, mais peut donner l'illusion d'une fausse synopticité si les images composantes ont été acquises sur une durée trop longue. On a choisi de réaliser une succession de mosaïques remises quotidiennement à jour, en conservant pour chaque pixel la donnée la plus récente : comblement des zones encore vides au jour J par les pixels significatifs du jour J+1 dans ces mêmes zones, remplacement des pixels significatifs au jour J par les pixels significatifs correspondants du jour J+1, et ainsi de suite. Lorsque plusieurs images (jusqu'à trois) étaient disponibles pour une même journée, priorité a également été donnée aux pixels significatifs les plus récents. La succession des mosaïques quotidiennes permet ainsi un suivi fin de l'évolution temporelle des structures étudiées. Outre cette série temporelle principale, quelques mosaïques ont également été réalisées pour caractériser la situation sur une courte durée (de l'ordre de quelques jours) quand un ensemble d'images de bonne qualité le permettait. Pendant la campagne un site HTML a été implanté sur un serveur Unix à bord du Marion Dufresne, pour mettre en libre service l'accès aux images individuelles et aux mosaïques. Ce site était remis à jour aussi fréquemment que possible, dès que de nouvelles données étaient reçues et traitées. Les mosaïques ont été en pratique réalisées sous logiciel graphique, par une technique consistant à peu de chose près en un collage transparent des images les plus récentes sur la mosaïque immédiatement antérieure. Le terme "transparent" implique notamment que les zones vides de la nouvelle image laissent en place, s'il en existe au même endroit, les pixels significatifs de l'ancienne image. Comme indiqué plus haut cependant, les images individuelles originales sont très bruitées et comportent un grand nombre de pixels dont la couleur est sans rapport avec une concentration de chlorophylle mais où le signal nominal n'est pas nul. Ces pixels risquent donc d'en remplacer de plus significatifs, parfois sur des surfaces importantes, compromettant fortement la qualité des mosaïques obtenues. Un filtrage graphique préalable des images a donc été utilisé pour l'élimination du bruit de fond. Ce filtrage s'effectue par manipulation de la palette de 256 couleurs des fichiers RAS, après conversion à ce format des quelques fichiers reçus au format JPEG. L'élimination du bruit est suivie d'un ajustement "à la couleur la plus proche" de la palette RAS à la palette de l'échelle générale de concentration chlorophyllienne utilisée par la NASA. Les mosaïques sont enregistrées au format GIF, de caractéristiques voisines du format RAS (graphique bitmap, gamme de 256 couleurs indexées, codage RGB), mais avec une compression permettant de réduire la taille des fichiers sans altération des données (contrairement sur ce point au format JPEG). Les images individuelles originales ont été archivées au format GIF (compression des fichiers RAS), mais sans aucun traitement correctif. Trois filtres d'efficacité croissante ont été successivement mis au point. La procédure utilisée pendant la plus grande partie de la campagne ne comportait pas d'ajustement final des couleurs à l'échelle de concentration chlorophyllienne de la NASA et laissait subsister un bruit relativement important. Les données ont été retraitées, et le site HTML du bord remis à jour, entre l'escale à Crozet du 18 février 1999 et le débarquement à la Réunion le 23 février 1999, avec un filtre amélioré et un ajustement à l'échelle NASA réalisé in fine sur les mosaïques. Avant la constitution du présent site enfin, un retraitement complet a été effectué. Le filtre est plus efficace et l'ajustement à l'échelle NASA se fait avant incorporation des images individuelles, dont les groupes de pixels trop petits sont éliminés pour réduire aussi le bruit spatial. Les mosaïques ont été reconstruites en incorporant dans la série d'éléments constitutifs 17 images (datant principalement de décembre 1998) qui n'avaient pas été retransmises à bord. Une nouvelle échelle de correspondance entre couleurs et concentrations chlorophylliennes a été mise au point, plus spécifique de la gamme des données d'ANTARES 4 et mettant mieux en évidence à la fois les variations de biomasse phytoplanctonique et certaines structures hydrodynamiques. Les mosaïques reconstruites après la campagne sont présentées à la fois selon l'échelle NASA et selon cette nouvelle échelle ANTARES 4. Dans les deux cas cependant, il est prudent de ne pas accorder une trop grande confiance aux valeurs absolues de concentration pigmentaire. La série des mosaïques quotidiennes a enfin servi de support à la construction d'une animation présentant l'évolution temporelle du système étudié et visualisable sur les navigateurs WWW. Le point de départ de l'animation, qui est montrée en boucle, est la situation au 31 décembre 1998. Les mosaïques ultérieures sont utilisées, dans leur ordre séquentiel, comme des images de cinéma. Contenu des présentes pages Ces pages ont été développées sur le modèle du site qui avait été installé à bord du Marion Dufresne. Les images sont accessibles à partir d'une page-index en cliquant sur des vignettes de taille réduite. Cette opération charge une page de présentation de l'image où figurent ses références temporelles, l'échelle de correspondance entre couleurs et concentration de chlorophylle et quelques liens (agrandissement de l'image, retour à l'index, éventuellement changement d'échelle de couleurs). Trois pages-index, comportant elles-mêmes chacune un lien de retour vers un index général, sont disponibles : Données retraitées : Cette page donne accès aux mosaïques reconstruites a posteriori, présentées par défaut selon l'échelle ANTARES 4 mais avec possibilité d'un affichage selon l'échelle NASA. La page donne également accès à des séries temporelles constituées d'extraits de mosaïques à des dates espacées sur la durée de la campagne et à des animations couvrant les deux premiers mois de 1999. Les mosaïques construites sur de courtes durées (cf. supra) et les extraits d'images constitutifs de séries temporelles portent en surimpression le périmètre de la zone couverte par l'opération Tow-Yo. Images-sources : Comme indiqué plus haut, les images individuelles sont présentées brutes, sans aucun autre traitement que la conversion des fichiers au format GIF pour diminuer leur taille. Site Marion Dufresne : Miroir du site installé à bord, dans son état final c'est-à-dire en tenant compte des toutes dernières images, reçues en début de matinée le 23 février 1999 alors que le Marion Dufresne était déjà à quai à la Réunion et qui ont été immédiatement traitées. Une page-index unique donne accès aux mosaïques, à des séries temporelles (échelle NASA uniquement) et aux images individuelles. Cette page est en partie redondante, puisque la précédente fournit un accès plus complet aux images individuelles et que les mosaïques construites à bord sont en quelque sorte remplacées par celles, également plus complètes à divers égards, qui ont été reconstruites a posteriori. Elle est conservée à la fois pour garder trace de la procédure mise en place lors de la campagne et pour des raisons méthodologiques. La comparaison des mosaïques et des séries temporelles avec leurs homologues reconstruites a posteriori (voir, pour les correspondances de date, les tableaux de référence mentionnés ci-dessous) montre en particulier l'effet des lacunes dans la série des images reçues à bord et la progression des techniques de débruitage. Outre ces trois pages-index donnant directement accès à des images, des tableaux de référence fournissent la liste des images disponibles, leur date et heure d'acquisition, la liste des mosaïques construites et de leurs images constitutives. Les fichiers d'images (individuelles et mosaïques) sont tous stockés dans un même répertoire d'où ils peuvent être directement importés (cliquer sur le lien pour faire afficher le contenu du répertoire). Il est pour cela nécessaire de connaître le nom exact du fichier auquel on s'intéresse (cf. infra) et de le repérer parmi plus d'une centaine d'autres. Cette importation peut être plus facilement réalisée à partir d'une connection sur la page HTML de présentation de l'image, en cliquant sur celle-ci avec le bouton droit de la souris. Les noms de fichiers sont compatibles avec la norme MS-DOS (8 caractères au maximum suivis d'un point et d'un suffixe de 3 caractères indiquant le format du fichier), et sont donc acceptables par tous les systèmes d'exploitation et toutes les plate-formes servant de support à des navigateurs WWW. Les fichiers d'images individuelles sont nommés d'après leur date d'acquisition. Les 4 chiffres de l'année sont suivis des 3 chiffres du jour calendaire (souvent appelé "jour julien", ce qui est impropre puisqu'il est fait usage du calendrier grégorien et non du calendrier julien), et éventuellement d'une lettre correspondant à l'ordre d'acquisition de l'image si plusieurs ont été obtenues le même jour. Ainsi 1998356.gif est le fichier de l'unique image acquise le 22 décembre 1998 et 1999045c.gif celui de la troisième image acquise le 14 février 1999. Une convention analogue est utilisée pour les mosaïques construites a posteriori. Ainsi m1999006.gif est le fichier de la mosaïque obtenue par cumul de toutes les images disponibles jusqu'au 6 janvier 1999 inclus. L'initiale m est en fait utilisée pour les mosaïques dont les couleurs sont codées selon l'échelle ANTARES 4 (cf. supra). Les mosaïques correspondantes dont les couleurs sont codées selon l'échelle NASA ont reçu un nom commençant par l'initiale n (soit n1999006.gif dans cet exemple). Les mosaïques construites à bord n'existent qu'en version conforme à l'échelle NASA et ont été nommées selon des numéros séquentiels commençant à mosaic00.gif (cumul des images disponibles jusqu'au 6 janvier 1999, considéré comme un point de départ) et se poursuivant jusqu'à mosaic33.gif (cumul jusqu'aux dernières images reçues, acquises le 21 février 1999). Une nouvelle mosaïque était construite par journée où des images étaient disponibles, mais des lacunes pouvant atteindre jusqu'à 6 jours se sont produites dans l'acquisition ou la retransmission (cf. supra) des données. Ces lacunes ne sont pas reflétées dans la séquence des noms de fichiers : ainsi mosaic19.gif, du 7 février 1999, fait directement suite à mosaic18.gif, du 1er février. Pour plus de détail, et notamment pour les noms des fichiers de mosaïques construites sur de courtes durées, consulter les tableaux de référence.

Une note technique peut être consultée à propos des pages de ce site.