Etude des propriétés de la neige par télédétection spatiale active en bande C et Ku et par le modèle d’évolution de la neige Crocus

Titre : Étude des propriétés de la neige par télédétection spatiale active en bande C et Ku et par le modèle d’évolution de la neige Crocus

Laboratoire de rattachement : CNRM-GAME/Centre d’Études de la Neige, Domaine Universitaire - 1441 rue de la piscine - 38400 Saint Martin d’Hères

Encadrants :
Fatima Karbou (CR MEDDE) - (Page Web) et Samuel Morin (IPEF) - (Page Web)

Téléphone : 04 76 63 79 05 - 04 76 63 79 03

Mots clés : neige, télédétection, modélisation

NOTA : Stage pourvu au 05/09/2014

Contexte et objectifs de la mission de stage :
Malgré son rôle déterminant dans le système climatique global, la connaissance de l’étendue de la neige, de ses propriétés, de sa variabilité spatiale et de son évolution dans le temps reste encore largement perfectible. La télédétection spatiale, et notamment dans le domaine des micro-ondes ou l’observation est très peu sensible aux nuages, nous offre la possibilité de restituer la variabilité spatio-temporelle de la neige par tous les temps.
Le but de ce stage est de mieux comprendre l’effet de certaines propriétés de la neige (équivalent en eau, taille des grains, …) sur les coefficients de rétrodiffusion issues des mesures radar à synthèse d’ouverture (SAR) en bande C et Ku. Les observations ciblées sont celles issues du satellite à imagerie radar, Sentinel-1, garantissant une très haute résolution spatiale (tache au sol de 5m x20 m) avec le mode d’observation IW (Interferometric Wide swath) et une couverture spatiale importante (fauchée de 250 km). D’autres observations SAR en bande C et Ku seront utilisées en complément (issues du satellite Envisat en particulier). Nous tacherons de comprendre et de modéliser les interactions onde radar et neige en utilisant le modèle de rétrodiffusion électromagnétique multicouches initialement développé par Longépé et al. (2009) et utilisé depuis dans de nombreuses applications et notamment pour tester l’assimilation des coefficients de rétrodiffusion dans le modèle détaillé de manteau neigeux Crocus (Phan et al., 2013). Les caractéristiques physiques des couches de neige, variables d’entrée du modèle de rétrodiffusion, seront fournies par le modèle Crocus. Pour cela, nous utiliserons des simulations distribuées de Crocus alimentées par le système d’analyse SAFRAN et les prévisions du modèle à aire limitée AROME (2.5 km de résolution) sur les Alpes et les Pyrénées durant l’hiver 2014-2015. Les simulations du modèle de rétrodiffusion seront effectuées en tenant compte des caractéristiques instrumentales des radars SAR (fréquences, angles d’incidence). Les coefficients de rétrodiffusion simulés seront comparés aux observations pour évaluer les biais du modèle et leur origine. Le candidat sera amené à effectuer les simulations de transfert radiatif et à en évaluer la qualité en les confrontant aux observations. Une étude plus détaillée au site expérimental du col de Porte sera menée afin de mieux comprendre l’effet des propriétés de la neige pour réduire les biais des simulations (en utilisant des profils de neige observés ou en faisant varier le nombre de couches de neige, la densité, la taille des grains, …).

Prérequis :
Bonnes connaissances en informatique, analyse de données, intérêt pour la télédétection et la modélisation de la neige. Rigueur et goût pour la recherche.