PROSPECT-D: Towards modeling leaf optical properties through a complete lifecycle

Autor: Jean-Baptiste Féret, Stéphane Jacquemoud, Scott D. Noble, Anatoly A. Gitelson
Přispěvatelé: Territoires, Environnement, Télédétection et Information Spatiale (UMR TETIS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-AgroParisTech-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Technion - Israel Institute of Technology [Haifa], Institute of Space and Atmospheric Studies [Saskatoon] (ISAS), Department of Physics and Engineering Physics [Saskatoon], University of Saskatchewan [Saskatoon] (U of S)-University of Saskatchewan [Saskatoon] (U of S), Institut de Physique du Globe de Paris, Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-AgroParisTech-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), University of Nebraska [Lincoln], University of Nebraska System, University of Saskatchewan [Saskatoon] (U of S)
Rok vydání: 2017
Předmět:
DIAGNOSTIC FOLIAIRE
PROSPECT
PIGMENT
ADAPTATION AU MILIEU
010504 meteorology & atmospheric sciences
Computer science
pigments
Model prediction
[SDV.SA.AGRO]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences/Agronomy
0211 other engineering and technologies
Soil Science
Climate change
High resolution
Radiative transfer model
PHYSIOLOGIE VEGETALE
02 engineering and technology
01 natural sciences
Shortwave infrared
Anthocyanins
modelling
remote sensing
Leaf optical properties
Computers in Earth Sciences
TELEDETECTION
Adaptation (computer science)
021101 geological & geomatics engineering
0105 earth and related environmental sciences
Remote sensing
2. Zero hunger
Biological pigment
climatic change
plant physiology
Plant physiology
Hyperspectral imaging
Geology
15. Life on land
MODELISATION
Hyperspectral
13. Climate action
CHANGEMENT CLIMATIQUE
[SDE]Environmental Sciences
adaptation to environment
[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology
Zdroj: Remote Sensing of Environment
Remote Sensing of Environment, Elsevier, 2017, 193 (may), pp.204-215
Remote Sensing of Environment, Elsevier, 2017, 193, pp.204-215. ⟨10.1016/j.rse.2017.03.004⟩
Remote Sensing of Environment, Elsevier, 2017, 193 (may), pp.204-215. ⟨10.1016/j.rse.2017.03.004⟩
ISSN: 0034-4257
1879-0704
DOI: 10.1016/j.rse.2017.03.004
Popis: International audience; Leaf pigments provide valuable information about plant physiology. High resolution monitoring of their dynamics will give access to better understanding of processes occurring at different scales, and will be particularly important for ecologists, farmers, and decision makers to assess the influence of climate change on plant functions, and the adaptation of forest, crop, and other plant canopies. In this article, we present a new version of the widely-used PROSPECT model, hereafter named PROSPECT-D for dynamic, which adds anthocyanins to chlorophylls and carotenoids, the two plant pigments in the current version. We describe the evolution and improvements of PROSPECT-D compared to the previous versions, and perform a validation on various experimental datasets. Our results show that PROSPECT-D outperforms all the previous versions. Model prediction uncertainty is decreased and photosynthetic pigments are better retrieved. This is particularly the case for leaf carotenoids, the estimation of which is particularly challenging. PROSPECT-D is also able to simulate realistic leaf optical properties with minimal error in the visible domain, and similar performances to other versions in the near infrared and shortwave infrared domains.; Les pigments foliaires fournissent des informations précieuses sur la physiologie des plantes. Le suivi fin de leur dynamique pour permettre de mieux comprendre les processus qui se produisent à différentes échelles et sera particulièrement important pour les écologues, les agriculteurs et les décideurs pour évaluer l'influence du changement climatique sur les fonctions des plantes et l'adaptation des forêts, des cultures, et de la végétation en général. Dans cet article, nous présentons une nouvelle version du modèle PROSPECT largement utilisé, appelé PROSPECT-D, pour Dynamique, qui ajoute les anthocyanes aux chlorophylles et aux caroténoïdes, les deux pigments végétaux pris en compte jusqu'à la version présente. Nous décrivons l'évolution et les améliorations de PROSPECT-D par rapport aux versions précédentes, et réalisons une validation sur différents jeux de données expérimentales. Nos résultats montrent que PROSPECT-D surpasse toutes les versions précédentes. L'incertitude de prédiction du modèle est diminuée et les pigments photosynthétiques sont mieux récupérés. C'est particulièrement le cas des caroténoïdes foliaires, dont l'estimation est particulièrement difficile. PROSPECT-D est également capable de simuler des propriétés optiques réalistes de la feuille avec une erreur minimale dans le domaine visible et des performances similaires aux précédentes versions dans le domaine infrarouge.
Databáze: OpenAIRE
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