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RESEARCH PRODUCT

Critical analysis of thermal inertia approaches for surface soil water content retrieval

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The “thermal inertia” method to retrieve surface soil water content maps on bare or sparsely-vegetated soils is analysed. The study area is a small experimental watershed, where optical and thermal images (in day and night time) and in situ data were simultaneously acquired. The sensitivity of thermal inertia to the phase difference between incoming radiation and soil temperature is demonstrated. Thus, to obtain an accurate value of the phase difference, the temporal distance between thermographs using a three-temperature approach is evaluated. We highlight when a cosine correction of the temperature needs to be applied, depending on whether the thermal inertia formulation includes two generic acquisition times, or not. Finally, the deviation in soil water content retrieval is quantifies for given values of each parameter by performing a sensitivity analysis on the basic parameters of the thermal inertia method that are usually affected by calibration errors. La méthode de « l’inertie thermique » pour la cartographie de la teneur en eau de la surface des sols nus ou à végétation clairsemée est analysée. La zone d’étude est un petit bassin versant expérimental, où des images optiques et thermiques (de jour et de nuit) et des données in situ ont été acquises simultanément. On a mis en évidence la sensibilité de l’inertie thermique à la différence de phase entre le rayonnement incident et la température du sol. Ainsi, pour obtenir une valeur précise de la différence de phase, nous avons évalué la distance temporelle entre thermographes en utilisant une approche à trois températures. Cet article montre la nécessité éventuelle d’une correction cosinusoïdale de la température, selon que la formulation de l’inertie thermique comprend ou non deux temps d’acquisition génériques. Enfin, l’article quantifie la variabilité de la teneur en eau du sol pour des valeurs données de chaque paramètre en effectuant une analyse de sensibilité sur les paramètres de base de la méthode de l’inertie thermique qui sont généralement affectés par des erreurs d’étalonnage.