Champs de rayonnement emergeant des surfaces terrestres : modelisation et inversion dans le cas de milieux optiquement finis et couples avec une couche atmospherique

Le premier objectif de cette these etait de modeliser les champs de rayonnement a l'interieur d'un couvert vegetal, d'une couche d'aerosols et de nuages formes de goutelettes d'eau ou de cristaux de glace. Le second objectif etait de developper des outils necessaires a l'interpretation des donnees spatiales multi-angulaires qui seront disponibles avec les futurs satellites d'observation de la terre. Differents modeles physiques de reflectance bidirectionnelle de vegetation ont dans un premier temps ete developpes puis compares avec des solutions du type lance de rayons. Une des originalites de ce travail a ete de tenir compte, a travers une modification du coefficient d'extinction dans l'equation de transport, de l'effet de hot-spot (qui se manifeste par une augmentation de la reflectance de la vegetation dans la region retro-solaire). Pour l'extraction des caracteristiques optiques et structurales du milieu, un schema d'inversion, implementant une procedure numerique d'optimisation, a ete mis au point en utilisant des donnees synthetiques, puis valide avec des observations in situ. Le cas d'un couvert vegetal surmonte d'une atmosphere comportant des aerosols et des nuages d'eau ou de glace a ensuite ete simule au moyen d'un modele couple nomme iwaves (pour ice-water-aerosol-vegetation-soil). Ce modele a permis de montrer d'une part qu'une couche atmospherique, meme tres mince, etait suffisante pour perturber de facon significative la restitution des proprietes de surface, et d'autre part que la non-prise en compte de l'anisotropie de cette surface pouvait conduire a des estimations erronees des caracteristiques de l'atmosphere. La modelisation du transfert radiatif dans des milieux naturels heterogenes (atmosphere, nuages, vegetation, sol) a egalement ete abordee grace a un modele tridimensionnel base sur la methode des ordonnees discretes. Ce modele a ete utilise pour evaluer les influences d'heterogeneites optiques et structurales du couvert vegetal ou l'effet de la topographie sur les champs radiatifs