Cette thèse étudie l'évaporation et l'humidité du sol, deux paramètres clefs du cycle hydrologique et du système climatique.L'évaporation potentielle (ETP) est un paramètre clef pour les modèles hydrologiques et agronomiques qui décrit les interactions entre la surface et l'atmosphère. Il constitue la base des estimations de l'évaporation réelle. Nous avons évalué, à l'échelle globale et pour le climat actuel ainsi que pour les changements attendus, des estimations de l'ETP basées sur des principes physiques ainsi que des approches empiriques. La méthode d'estimation du flux potentiel conseillée par la Food and Agriculture Organization (FAO) montre une sous évaluation par rapport au schéma de surface, ce qui a pu être relié à certaines hypothèses faites. Ceci implique aussi une sensibilité plus faible au changement climatique de la formulation proposée par la FAO. Nous avons aussi constaté que les méthodes empiriques ne représentent pas correctement l'impact du changement climatique sur l'ETP.L'humidité du sol est analysée du point de vue de la température de brillance en Bande-L (TB). Cette mesure du rayonnement émis par la surface dans une bande spectrale sensible à l'eau dans les premiers centimètres du sol, constitue une des pistes pour l'estimation de l'humidité de surface depuis l'espace. Des mesures de TB ont été comparées, au dessus de la Péninsule Ibérique, à des données simulées par deux schémas de surface. Un bon accord a été trouvé entre les observations et les simulations sur l'évolution temporelle des signaux. Par contre, les structures spatiales peuvent être très différentes au cours de l'automne et l'hiver à cause de cycles annuels très contrastés. / This thesis deals with the study of evaporation and soil moisture, t wo main parameters of the hydrological cycle, and thus the climate system. First, potential evaporation (ET P ) is analysed. It is an important input to hydrological and agronomic models, key to describe the interactions between the surface e and the atmosphere, and the basis of most of the estimations of actual evapora tion. Physically-based and empirical methods to estimate ET P are evaluated, at a global scale, under current climate conditions and in a changing climate. The former methods correspond to those implemented in land surface models (LSM) and the Food and Agriculture Organization (F AO) reference evapotranspiration equation. The assumptions made in FAO's method underest imate ET P if compared to LSM methods. They also result in a lower sensitive ty of ET P to climate change. In addition, empirical equations are not able to reproduce the impact of climate change on ET P if compared to that from LSM methods. Soil moisture is the second aim of this thesis. It is treated t hrough the analysis of brightness temperatures (TB). These are a measure of the radiation emitted by the surface , and thus an optimum parameter to use in remote sensing techniques for soi l moisture retrieval. Measured TB from the Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) mission are compared, over the Iberian Peninsula, to two sets of TB modelled estimates from two LSM. There is a good agreement in the temporal evolution between them. However, discrepancy es are found regarding the spatial structures, which become more evident during fall and winter and are mainly explained by differences in the annual cycle of measured and modelled TB.

L'humidité du sol (SM) contrôle les bilans d’eau et d’énergie des surfaces continentales et joue ainsi un rôle clé dans les domaines de la météorologie, l'hydrologie et l'écologie. La communauté scientifique en télédétection micro-ondes a fait des efforts considérables pour établir des bases de données globales de l’humidité du sol en surface (SSM) découlant d'instruments micro-ondes actifs et passifs. Parmi ces instruments, SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity), lancé en 2009, est le premier satellite passif conçu spécifiquement pour mesurer SSM à partir d’observations en bande L (1.4 GHz) à l'échelle globale. La validation des données SMOS SSM sur différentes régions climatiques et pour des conditions environnementales variées est une étape indispensable avant qu’elles soient utilisées de manière opérationnelle. En effet, une meilleure connaissance de la précision des estimations de SSM et des incertitudes associées permettra non seulement d'améliorer les produits SMOS SSM, mais aussi d'optimiser les approches de fusion de données utilisées pour créer des produits multi-capteurs long terme. De tels produits sont développés dans le cadre du programme Climate Change Initiative (CCI) de l'Agence spatiale européenne (ESA) pour l’ensemble des variables climatiques essentielles (ECV), dont SSM. A la suite des chapitres d'introduction I à III, les résultats de cette thèse sont présentés en trois chapitres. Le chapitre IV présente une comparaison des produits SSM issus des capteurs passifs SMOS (bande L) et AMSR-E (bande C) en prenant pour référence les estimations SSM du système d'assimilation SM-DAS-2 du Centre Européen pour les Prévisions Météorologiques à Moyen Terme (CEPMMT). Cette évaluation est menée sur la période d’observation commune à SMOS et AMSR-E (2010- 2011), en utilisant des indicateurs classiques (corrélation, RMSD, Biais). En parallèle, le chapitre V présente une comparaison des produits SMOS SSM avec les produits SSM issus du capteur actif ASCAT en bande C en utilisant comme référence les simulations SSM d’un modèle des surfaces continentales (MERRA-Land), et en utilisant des indicateurs classiques, des méthodes statistiques avancées (triple collocation), et des diagrammes de Hovmöller sur la période 2010-2012. Ces deux évaluations ont montré que la densité de la végétation (paramétrée ici par l’indice foliaire LAI) est un facteur clé pour interpréter la cohérence entre le produit SMOS et les produits AMSR-E et ASCAT. Cet effet de la végétation a été quantifié pour la première fois à l’échelle globale pour les trois capteurs micro-ondes. Ces deux chapitres ont également montré que les trois capteurs SMOS, AMSR-E et ASCAT ont des performances complémentaires selon la densité de végétation et qu’il y a ainsi un potentiel intéressant en terme de fusion des jeux de données micro-ondes passifs et actifs. Dans le chapitre VI, avec l’objectif général d’étendre vers le passé les séries de données SSM de SMOSL3 et de développer un jeu de données SSM homogène sur 2003-2014, nous avons évalué l’utilisation d’une approche de régression linéaire multiple appliquée aux mesures de températures de brillance de AMSR-E (2003 - 2011). Les coefficients de régression ont été calibrés avec les produits SSM issus de SMOS sur 2010-2011. Le produit SSM résultant, qui fusionne les observations SMOS et AMSR-E, a été évalué par comparaison avec un produit SSM AMSR-E et les produits SSM MERRA-Land sur 2007-2009. Ces résultats préliminaires montrent que la méthode de régression linéaire est une approche simple et robuste pour construire un produit SSM réaliste en termes de variations temporelles et de valeurs absolues. En conclusion, cette thèse a montré que le potentiel de synergie entre les systèmes micro-ondes passifs (AMSR-E et SMOS) et actifs (ASCAT) est très prometteur pour le développement et l'amélioration de longues séries temporelles SSM à l'échelle mondiale, telles que celles produites dans le cadre du programme CCI de l'ESA. / Soil moisture (SM) plays a key role in meteorology, hydrology, and ecology as it controls the evolution of various hydrological and energy balance processes. The community of scientists involved in the field of microwave remote sensing has made considerable efforts to build accurate estimates of surface SM (SSM), and global SSM datasets derived from active and passive microwave instruments have recently become available. Among them, SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity), launched in 2009, was the first ever passive satellite specifically designed to measure the SSM, at L-band (1.4 GHz), at the global scale. Validation of the SMOS SSM datasets over different climatic regions and environmental conditions is extremely important and a necessary step before they can be used. A better knowledge of the skill and uncertainties of the SSM retrievals will help not only to improve the individual products, but also to optimize the fusion schemes required to create long-term multi-sensor products, like the essential climate variable (ECV) SSM product generated within the European Space Agency’s (ESA's) Climate Change Initiative (CCI) program. After the introductory Chapters I to III, this dissertation consists of three main parts. Chap. IV of the dissertation evaluates the passive SMOS level 3 (SMOSL3) SSM products at L-band against the passive AMSR-E SSM at C-band by comparing them with a Land Data Assimilation System estimates (SM-DAS-2) produced by the European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF). This was achieved over the common period 2010-2011 between SMOS and AMSR-E, using classical metrics (Correlation, RMSD, and Bias). In parallel, Chap. V of the dissertation evaluates the passive SMOSL3 products against the active ASCAT SSM at C-band by comparing them with land surface model simulations (MERRA-Land) using classical metrics, advanced statistical methods (triple collocation), and the Hovmöller diagram over the period 2010-2012. These two evaluations indicated that vegetation density (parameterized here by the leaf area index LAI) is a key factor to interpret the consistency between SMOS and the other remotely sensed products. This effect of the vegetation has been quantified for the first time at the global scale for the three microwave sensors. These two chapters also showed that both SMOS and ASCAT (AMSR-E) had complementary performances and, thus, have a potential for datasets fusion into long-term SSM records. In Chap. VI of the dissertation, with the general purpose to extend back the SMOSL3 SSM time series and to produce an homogeneous SM product over 2003-2014 based on SMOS and AMSR-E, we investigated the use of a multiple linear regression model based on bi-polarization (horizontal and vertical) brightness temperatures (TB) observations obtained from AMSR-E (2003 - 2011). The regression coefficients were calibrated using SMOSL3 SSM as a reference over the 2010-2011 period. The resulting merged SSM dataset was evaluated against an AMSR-E SSM retrievals and modelled SSM products (MERRA-Land) over 2007-2009. These first results show that the multi-linear regression method is a robust and simple approach to produce a realistic SSM product in terms of temporal variation and absolute values. In conclusion, this PhD showed that the potential synergy between the passive (AMSR-E and SMOS) and active (ASCAT) microwave systems at global scale is very promising for the development of improved, long-term SSM time series at global scale, such as those pursued by the ESA’s CCI program. It also provides new ideas on the way to merge the different SSM datasets with the aim of producing the CCI (phase 2) long-term series (a coherent "SMOS-AMSR-E" SSM time series for the period 2003 -2014), that will be evaluated further in the framework of on-going ESA projects.

]The scale difference between point in situ soil moisture measurements and low resolution satellite products limits the quality of any validation efforts in heterogeneous regions. Cosmic Ray Neutron Probes (CRNP) could be an option to fill the scale gap between both systems, as they provide area-average soil moisture within a 150-250 m radius footprint. In this study, we evaluate differences and similarities between CRNP observations, and surface soil moisture products from the Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 (AMSR2), the METOP-A/B Advanced Scatterometer (ASCAT), the Soil Moisture Active and Passive (SMAP), the Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS), as well as simulations from the Global Land Data Assimilation System Version 2 (GLDAS2). Six CRNPs located on five continents have been selected as test sites: the Rur catchment in Germany, the COSMOS sites in Arizona and California (USA), and Kenya, one CosmOz site in New SouthWales (Australia), and a site in Karnataka (India). Standard validation scores as well as the Triple Collocation (TC) method identified SMAP to provide a high accuracy soil moisture product with low noise or uncertainties as compared to CRNPs. The potential of CRNPs for satellite soil moisture validation has been proven; however, biomass correction methods should be implemented to improve its application in regions with large vegetation dynamics.

SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) is ESA's Earth Explorer series satellite carrying the novel MIRAS (Microwave Imaging Radiometer with Aperture Synthesis) interferometric synthetic aperture radar. Its objective is monitoring and studying the planet's water cycle by following the changes in soil moisture levels and ocean surface salt concentrations on a global scale. The success of the mission calls for nearly uninterrupted operation of the science payload. However, the instrument experiences sporadically problems with its hardware, which cause losses of scientific data and may require intervention from ground to resolve. The geographical areas in which most of these anomalies occur, polar regions and the South-Atlantic anomaly, give cause to assume these problems are caused by charged particles in the planet's ionosphere. In this thesis, methods of predicting occurrence of hardware anomalies from indicators of Earth radiation environment are investigated.

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Lancée en novembre 2009, l'objectif principal de la mission SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) est de fournir une cartographie globale de l'humidité du sol avec une précision supérieure à 0.04 m3/m3 et avec une résolution spatiale comprise entre 35 km au nadir et 55 km (43 km en moyenne) en utilisant la radiométrie en bande L (1.4 GHz). La résolution spatiale des satellites tels que SMOS induit de nombreuses questions scientifiques qui nécessite un minimum de mesures de terrain représentatives de la zone vue par le capteur. C'est dans cette optique que la validation des données SMOS nécessite l'acquisition de nombreuses mesures sur une vaste zone. Dans ce sens, le site VAS (Valencia Anchor Station), défini par l'université de Valence (Espagne) en décembre 2001, a pour objectif principal de caractériser une surface dédiée à l'étalonnage et la validation des missions satellites d'observation de la terre. Dans le contexte de la validation des produits SMOS au-dessus des terres émergées, l'objectif principal de cette thèse est la génération de "Match-ups" sur la zone VAS (équivalente à un pixel SMOS), qui sont à comparer avec les données réelles SMOS. Les Match-ups sont des températures de brillance micro-ondes passives simulées en utilisant les variables et les caractéristiques de surface de la zone VAS. Ainsi, pour modéliser l'humidité du sol et la température de brillance associée, nous avons couplé un modèle SVAT (Soil-Vegetation-Atmosphere-Transfer) avec un modèle de transfert radiatif. Les processus hydrologiques sont simulés avec le modèle ISBA (Interactions between Soil Biosphere Atmosphere), alors que l'émission micro-ondes est simulée avec le modèle L-MEB (L-band Microwave Emission of the Biosphere) qui est utilisé dans l'algorithme d'inversion des humidités de surface à partir des données SMOS.

Cette publication présente les recherches que j'ai menées ces dernières années sur l'étude des structures pédologiques complexes pour la détection micro-ondes spatiale active et passive. Les compétences et les ressources de l'équipe CEMT sont utiles pour obtenir de très analyses précises qui permettent d'améliorer notre connaissance du comportement électromagnétique de structures pédologiques complexes. Mon expertise s'applique principalement dans le cadre de projets de recherche spatiaux (développement et la validation d'algorithmes de traitement des données). Ma recherche porte sur la modélisation et la simulation de phénomènes électromagnétiques dans le contexte de la télédétection active et passive. L'objectif est de calculer le coefficient bi-statique ou l'émissivité de structures géologiques ou pédologiques complexes. Cette recherche est menée conjointement avec des mesures expérimentales de constantes diélectriques du sol dans des conditions extrêmes (en termes de température, d'humidité ou la salinité de l'hétérogénéité). L'application de ces recherches est l'analyse et l'identification de la signature radar ou radiométrique de structures telles que les pergélisols par exemple.

La missió SMOS de l'Agència Europea de l'Espai (ESA) té com a objectiu mesurar la humitat del sòl i la salinitat dels oceans, paràmetres fonamentals per tal d'entendre el canvi climàtic global.MIRAS (Radiòmetre de microones generador d'imatges pel mètode de síntesi d'obertura) és un tipus d'instrument nou per a l'observació de la terra i és l'únic instrument de la missió SMOS. Consisteix en un agrupació aprimada (thinned array) en forma d'i grega amb 21 elements per braç. Amb aquesta tècnica s'aconsegueixen grans obertures sintètiques amb una massa relativament reduida.Aquesta nova tecnologia ha estat triada per a la missió SMOS, per tal d'acomplir els criteris de resolució espacial (30-50km) i de temps de revisita (3 dies). En el camp de la radioastronomia ja es fan servir instruments similars a MIRAS, però en aquest cas les fontsobservades tenen una mida angular reduïda (estrelles i galàxies). En el cas de MIRAS, la terra és una font extensa que cobreix pràcticament tot el camp de visió de MIRAS, de tal manera que les tècniques de calibració desenvolupades per a radioastronomia no sónvàlides per a la missió SMOS.Aquesta tesi es concentra principalment en comprovar experimentalment diferents tècniques de calibració i demostrar la capacitat de MIRAS per a generar imatges. La segona part està dedicada al mode polarimètric de MIRAS i a la capacitat d'aquest a millorar el rendiment de MIRAS. Aquest tesi es va iniciar l'any 2000 gràcies a una beca de dos anys (de l'estiu de 2000 a l'estiu de 2002) al centre ESTEC de l'Agència Europea de l'Espai als Països Baixos. Durant aquesta estada es van realitzar les primeres campanyes de mesura per tal de comprovar els mètodes de calibració i les capacitats de generar imatge de MIRAS. En aquests tests de validació d'imatge es va utilitzar un primer prototipus de MIRAS. La realització, planificació, preparació, execució i processament de les dades són part d'aquesta tesi. Aquelles campanyes van demostrar la capacitat dels mètodes de calibració indicant, a més en quina direcció calia continuar treballant per tal de refinar-los. També van demostrar la capacitat de MIRAS per a generar imatges,mitjançant la mesura de la seva resposta impulsional. En aquesta tesi se'n presenten els resultats més importants. Durant l'estada a ESTEC també es va realitzar treball teòric i simulacions sobre interferometria polarimètrica, contribuint d'aquesta manera a la formulació de la funció de visibilitat polarimètrica i a la definició del mode de funcionament polarimetric de MIRAS.La tesi es va continuar al Laboratori de Tecnologia Espacial (LST) de la Universitat Tecnològica de Hèlsinki (HUT) durant tres mesos (agost 2002 a octubre 2002) com a investigador convidat. Els coneixements adquirits prèviament van servir per a contribuir al desenvolupament de HUT-2D, el radiòmetre interferomètric aerotransportat de LST pensatcom a demostrador de la tecnologia emprada a MIRAS, confirmant els resultats obtinguts a les campanyes prèvies a ESTEC.El febrer de 2003 es va continuar la tesi a l'Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) amb un contracte de recerca del ministeri d'Educació i Ciència. Es va estudiar l'efecte dela rotació de Faraday a MIRAS. El resultat és una proposta de solució per a compensar-la fent servir el mode polarimètric de MIRAS. En el tram final de la tesi s'ha fet l'electrònica de control (EGSE) d'un demostrador aerotransportat de MIRAS (SAM), per a l'ESA. Aquest instrument permet fer ús del mètode de calibració per injecció de soroll a dues temperatures, que és un refinament dels anteriors mètodes de calibració dels prototipus de MIRAS. La tesi presenta resultats experimentals preliminars d'aquest mètode de calibració. / The SMOS mission of the European Space Agency (scheduled 2007) is devoted to measure Soil Moisture and Ocean Salinity, which are key parameters on the understanding of global climate change. The single instrument of this mission is the MIRAS (Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis), a new kind of instrument devoted to Earth observation. It is a thinned Y-shaped array with 21 elements per arm. With this technique a large synthetic aperture antenna with relative low weight can be obtained. This novel technique has been selected for the SMOS mission in order to fulfil both criteria ground resolution (35-50km) and revisit time (3 days). Similar instruments to MIRAS have already been used for radio astronomy but in that case only sources with a narrow angular size (stars and galaxies) were observed. In the case of MIRAS, the Earth is an extended source of thermal radiation, which almost fills up the complete field of view of MIRAS. The consequence of it is that the calibration techniques developed for radio astronomy may not be used in the SMOS mission. This thesis is mainly focused to experimentally test several calibration techniques and to prove the imaging properties of MIRAS. A second part is devoted to the polarimetric mode of MIRAS and its capability to improve its performance. This thesis was started thanks to a two year grant (from summer 2000 to summer 2002) at the ESTEC centre of the European Space Agency in the Netherlands. During this time the first experimental campaigns aimed to test calibration methods and imaging capabilities of MIRAS were done. In these so called image validation tests a first MIRAS prototype was used. The planning, preparation, execution and data processing for different tests was done. The capability of the calibration methods was demonstrated, showing also in which direction further research should be undertaken in order to refine them. The imaging properties of MIRAS were also demonstrated with the measurement of its impulsional response. The most important results are presented here. At the ESTEC centre theoretical work and simulations on polarimetric interferometry have also been done. This research contributed to the formulation of the polarimetric visibility function and the definition of the polarimetric operation mode of MIRAS. After the two years stage at ESTEC, the thesis was continued at the Laboratory of Space Technology (LST) of the Helsinki University of Technology (HUT) for three months (August 2002 to October 2002), as an invited researcher. There the HUT-2D interferometric radiometer, an airborne demonstrator instrument for MIRAS, was being constructed. The experience gained in the previous campaigns was shared with the HUT-2D team and the calibration methods were tested in a different instrument, confirming the previous results. In February 2003 this thesis was continued at the Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) under a research contract of the Spanish ministry of research. There the effect of Faraday rotation on MIRAS was studied. A solution for compensating it was proposed, making use of the polarimteric operation mode of MIRAS. The thesis was continued at IEEC, designing and manufacturing the Electrical Ground Support Equipment (EGSE) of an airborne demonstrator of MIRAS, known as SAM (Small Airborne MIRAS). This work was done for ESA. This instrument implements the complete calibration scheme with two-level noise injection, which is arefinement of the calibration schemes used in previous MIRAS prototypes. Preliminary experimental results of this novel calibration technique are also presented in this thesis.

Dans le cadre de la mission spatiale SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity), nous présentons dans cette thèse une nouvelle approche numérique de modélisation du calcul de l’émissivité et du coefficient bi-statique de systèmes forestiers sol-litière en Bande L. Le système sol-litière est représenté par deux couches diélectriques 3D comportant des interfaces rugueuses, une démarche qui n’apparait pas actuellement dans la littérature. Nous validons notre approche pour une seule couche en comparant les simulations de l'émissivité avec celles produites par la méthode des moments et des données expérimentales. A partir de ce nouveau modèle, nous évaluons la sensibilité de l’émissivité du système sol-litière en fonction de l’humidité et de la rugosité de la litière. Ce nouveau modèle permettra de créer une base de données synthétiques d’émissivités calculées en fonction de nombreux paramètres qui contribuera à améliorer la prise en compte de la litière dans l'algorithme d’inversion des données de la mission spatiale SMOS. / In the context of the SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) mission, we present a new numerical modelling approach for calculating the emissivity and bistatic scattering coefficient of the soil-litter system found in forests, at L-band. The soil-litter system is modelled as two 3-dimensional dielectric layers, each with a randomly rough surface, which to our knowledge has not previously been achieved. We investigate the validity of the approach for a single layer by comparing emissivity simulations with results of Method of Moments simulations, and experimental data. We then use the approach to evaluate the sensitivity of the soil-litter system as a function of moisture content and the roughness of the litter layer. The numerical modelling approach which has been developed will allow us in the future to create a synthetic database of the emissivity of the soil-litter system as a function of numerous parameters, which will contribute to validating and improving the inversion algorithm used by the SMOS mission to retrieve soil moisture over forests.

La télédétection par satellite est aujourd'hui une composante à part entière de l'océanographie. Elle permet d'effectuer des mesures de vents, de température de surface (SST), de couleur de l'eau, de topographie, ... avec des couvertures spatiales et temporelles bien supérieures à celles obtenues par des méthodes in situ. Cependant, il n'existe pas à l'heure actuelle de mesure satellitaire de salinité de surface des océans (SSS), et celle-ci reste sous échantillonnée à la fois spatialement et temporellement. La salinité étant un paramètre important pour la circulation des masses d'eau océaniques, son observation globale et régulière constituerait un apport conséquent à l'océanographie physique. C'est pourquoi de nombreuses équipes scientifiques à travers le monde relèvent actuellement le défi technologique de la télédétection de la SSS par satellite, et particulièrement en Europe grâce à la mission de l'Agence Spatiale Européenne « Soil Moisture and Ocean Salinity » (SMOS). Au cours de ma thèse, j'ai étudié la faisabilité de la mesure de la SSS à l'aide d'un radiomètre hyperfréquence en bande L (i.e. fréquence = 1.4 GHz <=> longueur d'onde = 21 cm), en estimant les sources d'incertitude sur la SSS qui sera restituée dans le cadre de la mission SMOS. Pour cela, j'ai codé un modèle direct, qui simule les processus physiques intervenant depuis la surface océanique jusqu'à l'antenne du radiomètre. Ce modèle est constitué d'un modèle d'émissivité de la mer à « deux échelles » (i.e. on distingue les vagues selon qu'elles soient « grandes » ou « petites » par rapport à la longueur d'onde du radiomètre), et d'un modèle de transfert radiatif à travers l'atmosphère. Le modèle d'émissivité m'a permis d'estimer la sensibilité de la température de brillance (Tb) de l'océan aux paramètres géophysique océanique (i.e. SSS, SST, et rugosité de surface induite par le vent ou la houle), ainsi que l'incertitude sur cette sensibilité en comparant les résultats obtenus à partir de paramétrisations différentes. J'ai conclu de ces études que la sensibilité de la Tb à la SSS est relativement bien connue (de l'ordre de quelques dixièmes de Kelvin par psu) mais que l'effet de la rugosité est très incertain à cause de l'imprécision des modèles de spectre des vagues, alors que cet effet ne semble pas être négligeable (la sensibilité de la Tb au vent étant comprise entre 0.12 à 0.25 K/(m/s) selon le modèle de spectre). Le modèle de transfert radiatif m'a permis d'estimer les différentes contributions de l'atmosphère (atténuation des rayonnements la traversant et émission propre), ainsi que la sensibilité de ces contributions aux paramètres atmosphériques (i.e. profils de température, pression et humidité relative). En bande L, l'atmosphère est quasiment transparente (épaisseur optique ~ 0.01 néper) et sa température de brillance est de l'ordre de 2 K. Ces effets sont peu sensibles aux paramètres atmosphériques, particulièrement à la vapeur d'eau. Je présente aussi dans la thèse des comparaisons du modèle avec des mesures radiométriques en bande L récentes (campagnes WISE 2000, WISE 2001 et EuroSTARRS) ainsi que les conclusions sur la validité des différents modèles de spectre de mer étudiés.