Télédétection spatiale active de la neige en zones alpines : simulations de transfert radiatif dans la neige et étude du contenu en information des mesures SAR de Sentinel-1

Titre : Télédétection spatiale active de la neige en zones alpines : simulations de transfert radiatif dans la neige et étude du contenu en information des mesures SAR de Sentinel-1

Laboratoire de rattachement : CNRM-GAME/Centre d’Etudes de la Neige, Grenoble

Encadrant : Fatima Karbou (CR MEDDE)

Téléphone : 0476637905

Co-Encadrant : Vincent Vionnet (IPEF)

Téléphone : 0476637908

Mots clés : neige, télédétection, modélisation

Contexte et objectifs de la mission de stage :
Une connaissance précise du manteau neigeux en zone alpine est capitale pour plusieurs applications à forts impacts socio-économiques notamment sur les études des effets du changement climatique, la modélisation du risque d’avalanches, l’hydrologie des bassins de montagne ... La connaissance de ce milieu, de son étendue ou de la caractérisation de certaines de ses propriétés, reste pourtant assez difficile à cause des processus complexes qui le gouvernent et de sa grande variabilité spatio-temporelle. La télédétection spatiale micro-ondes des propriétés du manteau neigeux a été utilisée par le passé dans différentes études avec néanmoins des limitations d’utilisation dans les zones de relief à cause de la faible résolution spatiale des observations (généralement de 25 km à une centaine de km de résolution spatiale). La télédétection micro-onde active SAR (Synthetic Apperture Radar ou Radar à Synthèse d’Ouverture), et notamment le SAR de Sentinel-1, répond quant à elle parfaitement aux attentes des modélisateurs en zones de relief avec (1) une forte sensibilité du signal électromagnétique à certaines propriétés du manteau neigeux et (2) une résolution spatiale plus adaptée en zones de relief (20m pour Sentinel-1 par exemple), (3) une très faible sensibilité des mesures actives aux nuages et (4) l’indépendance de la mesure SAR (micro-onde en général) de l’aspect jour ou nuit ce qui permet d’observer le manteau neigeux par tous les temps.
Récemment la description du manteau neigeux fournie par le modèle d’évolution de la neige Crocus a été utilisée au CEN pour forcer deux modèles communautaires de transfert radiatif dans la neige DMRT-QMS et MEMLS (Baba, 2015 : stage de fin d’études). Les résultats de ces simulations ont été comparés aux coefficients
de rétrodiffusion observés par Sentinel-1 A. Ces tests se sont avérés prometteurs et ont montré l’importance de la représentation de certains processus comme la percolation de l’eau liquide au sein du manteau neigeux.
Cependant, ces simulations ont été réalisées ponctuellement et il est important de vérifier leur accord avec les observations sur des zones plus grandes couvrant une large gamme d’altitude, de pente et d’exposition. Le but de ce stage est donc de généraliser l’approche précédemment décrite et d’étudier le contenu en information des mesures SAR de Sentinel-1 A sur de larges zones alpines pour mieux comprendre l’effet de certaines propriétés de la neige sur les coefficients de rétrodiffusion observées. L’étude sera menée sur le massif du Mont Blanc pour l’hiver 2014/2015 pour lequel de nombreuses données d’évaluation sont disponibles. En fonction de l’avancement du stage une extension à d’autres massifs alpins sera envisagée.

Compétences ou pré-requis souhaitables :
Bonnes connaissances en informatique, analyse de données, intérêt pour la télédétection et la modélisation de la neige. Rigueur et goût pour la recherche.

Poursuite éventuelle par une thèse.