Relationship between Net CO₂ Flux and Satellite Radiance Measurements During Fife-89

RÉSUMÉ

L'objectif de cette étude était d'évaluer la relation qui existe entre la luminance de la végétation et l'absorption de CO₂ mesurée par avion. La zone d'étude était située au centre du Kansas et comprenait une prairie d'une superficie de 15 km sur 15 km ainsi qu'un transect de 75 km de divers types de couverture du sol. Au cours de l'été 1989, plusieurs ensembles de données de flux de CO₂ ont été obtenus à partir de l'avion scientifique Twin Otter du CNR. L'indice d'activité végétale (Normalized Difference Vegetation Index), l'indice différentiel de végétation et l'indice de végétation à simples rapports (Simple Ratio Vegetation Index) ont été calculés à partir d'images du radiomètre AVHRR de NOAA et du capteur thématique de Landsat-5 de cette région. Les données satellites ont été traitées de façon à obtenir des indices de végétation qui correspondent spatialement aux valeurs des flux de CO₂.

Une relation linéaire a été observée entre les indices de végétation et l'absorption de CO₂ au-dessus de la prairie. La relation était quasi linéaire dans les cas du transect de 75 km au-dessus du couvert végétal hétérogène. Environ 80 pour cent de la variabilité du flux de CO₂ au-dessus de la prairie a été pris en compte avec l'indice d'activité végétale dérivé de l'image du capteur thématique de Landsat. L'indice de végétation à simples rapports a permis d'obtenir les meilleures corrélations dans le cas du transect de 75 km. Tous ces résultats, de même que leur relation avec d'autres études, sont présentés ici.

SUMMARY

The objective of this study was to assess the relationship between satellite radiance measurements of vegetation and aircraft measurements of CO₂ uptake. The study area was located in central Kansas, and it included a 15 km by 15 km grassland site, as well as a 75 km transect over various land cover types. During the summer of 1989, several CO₂ flux data sets were obtained using the National Research Council of Canada's Twin Otter research aircraft. Normalized Difference, Difference, and Simple Ratio vegetation indices were computed from NOAA Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) and Landsat-5 Thematic Mapper (TM) images of this region. The satellite data were processed to obtain vegetation indices spatially coincident with the CO₂ flux values.

A linear relationship was found between the vegetation indices and CO₂ uptake over the grassland site. The relationship was near-linear for the 75 km transect over heterogeneous vegetation cover. About 80 percent of the variability in the CO₂ flux over the grassland site was accounted for by the Normalized Difference Vegetation Index derived from the Landsat TM image. Simple Ratio yielded the highest correlations over the 75 km transect. The significance of these results and their relationship to other studies are discussed.

Additional information

Notes on contributors

D.K. Manak

D.K. Manak is with Intera Information Technologies Inc., Ottawa, Ontario. She is currently affiliated with the Pacific Forestry Centre, Forestry Canada, Victoria, British Columbia.

J. Cihlar

J. Cihlar is with the Canada Centre for Remote Sensing, Ottawa, Ontario.

P.H. Caramori

P.H. Caramori and P.H. Schuepp are with the Macdonald Campus of McGill University, Montreal, Quebec.

R.L. Desjardins

R.L. Desjardins is with the Centre for Land and Biological Resources Research, Ottawa, Ontario.

P.H. Schuepp

P.H. Caramori and P.H. Schuepp are with the Macdonald Campus of McGill University, Montreal, Quebec.

J.I. Macpherson

J.I. MacPherson is with the Institute for Aerospace Research, Ottawa, Ontario.