Impact du relief et du manteau neigeux sur les observations du satellite SMOS

Laboratoire de rattachement : LTHE

Encadrant : Thierry Pellarin

Téléphone : 04.76.51.43.46

Mots clés : Radiomètre micro-onde ; SMOS ; ISBA ; CROCUS ; humidité du sol ; neige.

Contexte et objectifs de la mission de stage :

Le satellite SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) de l’Agence Spatiale Européenne mesure depuis fin 2009 l’émission naturelle du sol à 1.4 GHz afin de dresser des cartes journalières d’humidité du sol à l’échelle globale. Ces cartes ne donnent actuellement pas d’estimation de l’état hydrique du sol sur les zones de reliefs du fait de la topographie et de la contribution complexe du manteau neigeux.

Dans le but de mieux comprendre ces deux effets, un radiomètre fonctionnant à la même fréquence que SMOS (1.4 GHz) a été installé en juin 2011 par le LTHE au sommet d’une falaise dans le massif du Vercors. En condition hivernale, le manteau neigeux et le gel potentiel de l’eau contenue dans le sol agissent sur le signal micro-onde et l’inversion de l’humidité du sol devient très incertaine.

L’objectif du stage consistera dans un premier temps à reproduire en simulation le signal micro-onde mesuré par le radiomètre (LTHE). Les propriétés du sol et de la neige seront obtenues à l’aide du schéma de surface ISBA couplé au modèle de neige CROCUS du CNRM-GAME. Les données d’entrée pour les simulations numériques proviennent de la station météorologique in-situ, éventuellement complétées par les données de l’outil de régionalisation SAFRAN. L’émission micro-onde correspondante sera obtenue à l’aide du schéma radiatif DMRT-ML développé au LGGE.

Dans un deuxième temps, la simulation sera étendue à l’ensemble du massif du Vercors pour une confrontation avec les mesures du satellite SMOS. Dans ce cas, les données météorologiques de forçage seront fournies par le modèle SAFRAN à l’échelle du massif du Vercors.

En parallèle, ce stage sera l’occasion de mener une étude prospective sur l’impact de la stratification des propriétés de la neige (nombre de couches représentées etc.) sur ses propriétés électromagnétiques simulées. Cette étude est nécessaire pour ajuster le nombre de couches numériques maximum du modèle de neige (typiquement, entre 10 et 50), et pour progresser sur les possibilités d’assimilation de données micro-ondes dans les schémas de manteau neigeux.

Ce stage sera co-encadré par S. Morin (CNRM-GAME/CEN) et beneficiera de trois experts locaux : G. Picard (LGGE), F. Karbou, M. Dumont.