Spatio-temporal monitoring of evaporitic processes using multiresolution C-band radar remote sensing data: Example of the Chott el Djerid, Tunisia

Abstract

This paper illustrates the contribution of spatio-temporal multiresolution spaceborne radar data for the monitoring of land surfaces. More precisely, it illustrates the potential of C-band spaceborne radar data, by using in synergy scatterometer and Synthetic Aperture Radar (SAR) sensors, for the spatio-temporal monitoring of evaporitic processes over a vast playa, the Chott el Djerid, located in central Tunisia. Scatterometer data from the Advanced Scatterometer (ASCAT) instrument are characterized by a high temporal frequency of acquisition, about 3 days over the chott, with a spatial resolution of 25 km. It is well suited for an interpretation of radar temporal signatures in relationship with seasonal variations of surface states. SAR images obtained from both Advanced SAR (ASAR) and RADARSAT-2 sensors are less frequent (about 20 days) but provide a higher spatial resolution, allowing for the discrimination of spatial patterns related to evaporitic processes. ASAR Wide Swath mode, associated with 150 m of spatial resolution, allows for the monitoring of the whole chott area, whereas RADARSAT-2, realizing full polarimetric acquisitions with a spatial resolution of 8 m, allows for the discrimination of finer spatial patterns over a sub-area within the chott. Both scatterometer and SAR data show an overall good agreement in radiometry. Polarimetry, available for the RADARSAT-2 data, allows for the highlighting of striking spatial patterns in relation with the various sedimentation processes within the saline deposit over the chott.

Cet article donne une illustration de la complémentarité des données radar satellitaires à des résolutions spatio-temporelles variées pour le suivi des surfaces terrestres. Plus précisément, il illustre le potentiel des données radar satellitaires en bande C, grâce à l'exploitation conjointe des diffusiomètres et des capteurs radar à synthèse d'ouverture (RSO), pour le suivi spatio-temporel des processus évaporitiques sur une vaste playa, le chott el Jérid, située en Tunisie. Les données du diffusiomètre ASCAT («Advanced Scatterometer») sont acquises avec une haute fréquence temporelle, d'environ 3 jours sur le chott, avec une résolution spatiale de 25 km. Il est bien adapté pour l'interprétation des signatures temporelles radar en relation avec les variations saisonnières des états de surface. Les images RSO, acquises par les capteurs ASAR («Advanced SAR») et RADARSAT-2, sont moins fréquentes (environ 20 jours séparent les acquisitions successives) mais offrent une bien meilleure résolution spatiale, permettant une discrimination des structures spatiales engendrées par les processus évaporitiques à l'intérieur du chott. Les données acquises par le diffusiomètre ASCAT en mode large fauchée («Wide Swath»), associé à une résolution spatiale de 150 m, permet un suivi de l'ensemble du chott, alors que RADARSAT-2, acquérant des données pleinement polarimétriques avec une résolution spatiale de 8 m, permet la discrimination de structures spatiales plus fines sur une plus petite zone à l'intérieur du chott. Les données acquises par le diffusiomètre et les RSO montrent un bon accord radiométrique global. Les données pleinement polarimétriques RADARSAT-2 mettent en évidence des structures spatiales remarquables permettant de discriminer différents processus de sédimentation dans les dépôts salins sur le chott.

Acknowledgments

The authors thank EUMETSAT for providing ASCAT data, ESA for providing ASAR data (CAT-1 Project ID 4977) and the Canadian Space Agency for providing RADARSAT-2 data (SOAR Project Number 592). The authors also acknowledge the French Space Agency CNES for its financial support.