Estimation de lignes de neige par télédétection satellite

4 à 6 mois entre janvier et juillet 2023

Les observations satellitaires optiques dans les domaines visible et proche infrarouge fournissent des informations sur les propriétés de surface du manteau neigeux par exemple l’humidification en surface du manteau neigeux, le contenu en impuretés, la taille de grains, l’albédo ainsi que la simple présence de neige ou non. Des traitements spécifiques sont nécessaires pour transformer l’observation brute (réflectance à l’échelle du pixel) en informations pertinentes pour les acteurs impliqués dans le suivi du manteau neigeux. Par ailleurs, ces observations sont très complémentaires des systèmes de simulation numérique du manteau neigeux, en fournissant une référence pouvant être utilisée pour l’évaluation des modèles.
Ainsi, le Centre d’Études de la Neige a développé un prototype de production automatique en temps quasi-réel de l’altitude de la ligne de neige (limite de l’enneigement) à partir de l’imageur VIIRS du satellite Suomi-NPP dans le domaine du visible. Il a tourné tout le long de la saison hivernale 2021-2022.
Ce prototype peut par exemple renseigner les prévisionnistes-nivologues sur l’altitude de la ligne d’enneigement continu qui est une variable renseignée de façon quotidienne dans les Bulletins d’Estimation du Risque d’Avalanches (BERA) à l’échelle géographique du massif montagneux. Actuellement, il s’agit d’une donnée produite par la synthèse humaine du prévisionniste d’un ensemble de données à la fois objectives et subjectives. Les prévisionnistes ne disposent toutefois pas d’évaluations objective pour cette variable des simulations numériques à leur disposition.
Le but de ce stage est d’évaluer ce produit expérimental et éventuellement de le faire évoluer. En effet, face au traitement algorithmique actuel (discrimination du caractère enneigé pour chaque altitude et chaque orientation) nous envisageons un algorithme alternatif proposé par Avel Krajčí et al. intégrant directement toute l’information des niveaux d’altitude.
Trois axes de travail sont envisagés :
– la comparaison des lignes de neige via ce produit expérimental avec celles issues des BERA sur les 4 dernières saisons hivernales (pour les massifs « bien renseignés », ie où la densité de webcams et d’observateurs permettent aux prévisionnistes-nivologues de donner une ligne de neige particulièrement fiable) mais également de l’année en cours avec des interactions possibles avec les nivologues opérationnels.
– le codage du second algorithme de traitement pour déterminer s’il est plus performant que l’algorithme actuel.
– une comparaison avec les simulations numériques de la neige des dernières années fournies par la réanalyse S2M (Vernay et al., 2022) ainsi qu’avec la chaîne opérationnelle S2M.
Idéalement :
– lors du stage, il y aura une présentation aux nivologues du travail en cours fait par le ou la stagiaire
– au-delà du stage, selon les résultats de l’étude, ce produit (éventuellement modifié) pourrait être transféré aux services opérationnels, notamment dans le cadre de l’automatisation des ébauches de la nouvelle production montagne (Promethee-P4S)

L’ensemble des développements seront faits en Python en utilisant git comme outil de versionnage.

Références :
« Cinquante ans de prévision du risque d’avalanche à Météo-France », Neige & Avalanche 173, 2022

Avel Krajčí, Ladislav Holko, Rui A.P. Perdigão, Juraj Parajka : Estimation of regional snowline elevation (RSLE) from MODIS images for seasonally snow covered mountain basins, Journal of Hydrology, 519(B), 2014, 1769-1778, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.08.064.

Vernay, M., Lafaysse, M., Monteiro, D., Hagenmuller, P., Nheili, R., Samacoïts, R., Verfaillie, D., and Morin, S. : The S2M meteorological and snow cover reanalysis over the French mountainous areas : description and evaluation (1958–2021), Earth Syst. Sci. Data, 14, 1707–1733, https://doi.org/10.5194/essd-14-1707-2022, 2022.