Backscattering signatures at Ka, Ku, C and S bands from low resolution radar altimetry over land

(IF 2.61; Q2) International audience Radar backscattering coefficients from synthetic aperture radars and scatterometers are commonly used to characterize the land surface properties and monitor their temporal evolution. Radar altimetry is mostly used, over land, to provide time series of water stag...

Full description

Bibliographic Details
Published in:Advances in Space Research
Main Authors: Frappart, Frédéric, Blarel, Fabien, Papa, Fabrice, Prigent, Catherine, Mougin, Éric, Paillou, Philippe, Baup, Frédéric, Zeiger, Pierre, Salameh, Edward, Darrozes, José, Bourrel, Luc, Rémy, Frédérique
Other Authors: Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères (LERMA (UMR_8112)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CY Cergy Paris Université (CY), Géosciences Environnement Toulouse (GET), Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux Pessac (LAB), Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Morphodynamique Continentale et Côtière (M2C), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: HAL CCSD 2021
Subjects:
Online Access:https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692/document
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692/file/re%CC%81trodiffusion_altime%CC%81trique_v3.pdf
https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.06.043
id ftunivparis:oai:HAL:hal-03045692v1
record_format openpolar
institution Open Polar
collection Université de Paris: Portail HAL
op_collection_id ftunivparis
language English
topic Radar altimetry
Backscattering
Land surface properties
[SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces
environment
[SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph]
[SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
[SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering
spellingShingle Radar altimetry
Backscattering
Land surface properties
[SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces
environment
[SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph]
[SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
[SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering
Frappart, Frédéric
Blarel, Fabien
Papa, Fabrice
Prigent, Catherine
Mougin, Éric
Paillou, Philippe
Baup, Frédéric
Zeiger, Pierre
Salameh, Edward
Darrozes, José
Bourrel, Luc
Rémy, Frédérique
Backscattering signatures at Ka, Ku, C and S bands from low resolution radar altimetry over land
topic_facet Radar altimetry
Backscattering
Land surface properties
[SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces
environment
[SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph]
[SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
[SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering
description (IF 2.61; Q2) International audience Radar backscattering coefficients from synthetic aperture radars and scatterometers are commonly used to characterize the land surface properties and monitor their temporal evolution. Radar altimetry is mostly used, over land, to provide time series of water stage of lakes, rivers and wetlands and the topography of the ice sheets. Very few studies used the radar altimetry backscattering coefficients for geophysical applications except to determine changes in Arctic lakes state surface, surface soil moisture in semi-arid environments or flood extent at high latitude. As radar altimetry missions acquired data in four frequency bands (mostly C and Ku but also S and Ka), this study proposes the first thorough analysis of the backscattering signatures of land surfaces using observations from ERS-2, Jason-1, ENVISAT, Jason-2 and SARAL radar altimetry missions The spatial and temporal variations of several altimetric information (backscattering coefficient, waveform peakiness, leading edge width and trailing edge slope) are examined at global scale, for each frequency band separately, as well as for their differences. Their relationship with related variations in the surface characteristics (i.e., soil type, soil moisture, presence of water and snow) are evidenced. Finally, spatial patterns and temporal variations computed over selected regions, representative of the major bioclimatic areas, are related to their surface properties and changes.
author2 Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères (LERMA (UMR_8112))
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CY Cergy Paris Université (CY)
Géosciences Environnement Toulouse (GET)
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux Pessac (LAB)
Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Morphodynamique Continentale et Côtière (M2C)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
format Article in Journal/Newspaper
author Frappart, Frédéric
Blarel, Fabien
Papa, Fabrice
Prigent, Catherine
Mougin, Éric
Paillou, Philippe
Baup, Frédéric
Zeiger, Pierre
Salameh, Edward
Darrozes, José
Bourrel, Luc
Rémy, Frédérique
author_facet Frappart, Frédéric
Blarel, Fabien
Papa, Fabrice
Prigent, Catherine
Mougin, Éric
Paillou, Philippe
Baup, Frédéric
Zeiger, Pierre
Salameh, Edward
Darrozes, José
Bourrel, Luc
Rémy, Frédérique
author_sort Frappart, Frédéric
title Backscattering signatures at Ka, Ku, C and S bands from low resolution radar altimetry over land
title_short Backscattering signatures at Ka, Ku, C and S bands from low resolution radar altimetry over land
title_full Backscattering signatures at Ka, Ku, C and S bands from low resolution radar altimetry over land
title_fullStr Backscattering signatures at Ka, Ku, C and S bands from low resolution radar altimetry over land
title_full_unstemmed Backscattering signatures at Ka, Ku, C and S bands from low resolution radar altimetry over land
title_sort backscattering signatures at ka, ku, c and s bands from low resolution radar altimetry over land
publisher HAL CCSD
publishDate 2021
url https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692/document
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692/file/re%CC%81trodiffusion_altime%CC%81trique_v3.pdf
https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.06.043
geographic Arctic
geographic_facet Arctic
genre Arctic
genre_facet Arctic
op_source ISSN: 0273-1177
Advances in Space Research
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692
Advances in Space Research, 2021, 68 (2), pp.989-1012. ⟨10.1016/j.asr.2020.06.043⟩
op_relation info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1016/j.asr.2020.06.043
hal-03045692
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692/document
https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692/file/re%CC%81trodiffusion_altime%CC%81trique_v3.pdf
doi:10.1016/j.asr.2020.06.043
WOS: 000659783700001
op_rights info:eu-repo/semantics/OpenAccess
op_doi https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.06.043
container_title Advances in Space Research
container_volume 68
container_issue 2
container_start_page 989
op_container_end_page 1012
_version_ 1768383708760375296
spelling ftunivparis:oai:HAL:hal-03045692v1 2023-06-11T04:09:43+02:00 Backscattering signatures at Ka, Ku, C and S bands from low resolution radar altimetry over land Frappart, Frédéric Blarel, Fabien Papa, Fabrice Prigent, Catherine Mougin, Éric Paillou, Philippe Baup, Frédéric Zeiger, Pierre Salameh, Edward Darrozes, José Bourrel, Luc Rémy, Frédérique Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS) Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères (LERMA (UMR_8112)) Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CY Cergy Paris Université (CY) Géosciences Environnement Toulouse (GET) Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux Pessac (LAB) Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO) Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) Morphodynamique Continentale et Côtière (M2C) Université de Caen Normandie (UNICAEN) Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN) Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) 2021 https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692 https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692/document https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692/file/re%CC%81trodiffusion_altime%CC%81trique_v3.pdf https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.06.043 en eng HAL CCSD Elsevier info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1016/j.asr.2020.06.043 hal-03045692 https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692 https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692/document https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692/file/re%CC%81trodiffusion_altime%CC%81trique_v3.pdf doi:10.1016/j.asr.2020.06.043 WOS: 000659783700001 info:eu-repo/semantics/OpenAccess ISSN: 0273-1177 Advances in Space Research https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03045692 Advances in Space Research, 2021, 68 (2), pp.989-1012. ⟨10.1016/j.asr.2020.06.043⟩ Radar altimetry Backscattering Land surface properties [SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces environment [SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph] [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering info:eu-repo/semantics/article Journal articles 2021 ftunivparis https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.06.043 2023-05-03T16:23:58Z (IF 2.61; Q2) International audience Radar backscattering coefficients from synthetic aperture radars and scatterometers are commonly used to characterize the land surface properties and monitor their temporal evolution. Radar altimetry is mostly used, over land, to provide time series of water stage of lakes, rivers and wetlands and the topography of the ice sheets. Very few studies used the radar altimetry backscattering coefficients for geophysical applications except to determine changes in Arctic lakes state surface, surface soil moisture in semi-arid environments or flood extent at high latitude. As radar altimetry missions acquired data in four frequency bands (mostly C and Ku but also S and Ka), this study proposes the first thorough analysis of the backscattering signatures of land surfaces using observations from ERS-2, Jason-1, ENVISAT, Jason-2 and SARAL radar altimetry missions The spatial and temporal variations of several altimetric information (backscattering coefficient, waveform peakiness, leading edge width and trailing edge slope) are examined at global scale, for each frequency band separately, as well as for their differences. Their relationship with related variations in the surface characteristics (i.e., soil type, soil moisture, presence of water and snow) are evidenced. Finally, spatial patterns and temporal variations computed over selected regions, representative of the major bioclimatic areas, are related to their surface properties and changes. Article in Journal/Newspaper Arctic Université de Paris: Portail HAL Arctic Advances in Space Research 68 2 989 1012