Cartographie de la couverture neigeuse

9.4.2.1 Introduction

L'estimation de la couverture neigeuse et des propriétés de la neige revêt de l'importance en tant qu'intrant pour des applications hydrologiques telles que la modélisation et la prévision du ruissellement dû à la fonte de la neige, ainsi que pour comprendre les changements des régimes climatiques locaux et régionaux. Les paramètres typiques de la neige, dérivés des données radar, comprennent l'étendue de la couverture neigeuse, l'équivalent en eau de la neige (EEN) et l'état de la neige (humide ou sèche).

La réponse de rétrodiffusion d'une surface enneigée est fonction de nombreux facteurs interreliés, notamment les propriétés diélectriques, la température, la densité, l'âge et la structure de la neige. La rétrodiffusion obtenue d'une surface enneigée comprend des contributions de la diffusion de surface à l'interface air neige, la diffusion dans le volume de la couche de neige et la diffusion à l'interface neige-sol. Les propriétés de la neige déterminent dans quelle mesure la rétrodiffusion est fonction de la diffusion de surface ou de la diffusion dans le volume. Lorsqu'un couvert nival est sec (à une température inférieure à 0°C), les micro-ondes le pénètrent facilement (figure 9-32) et la rétrodiffusion est largement fonction de l'épaisseur et de la densité de la neige.

= Profondeur de pénétration (m)     m_v = Contenu volumétrique en eau à l'état liquide (pourcentage)

Figure 9-32. Profondeur de pénétration dans la neige, selon le contenu en eau à l'état liquide et la fréquence des micro-ondes. (Tiré de ).

Selon la fréquence des micro-ondes et l'épaisseur de la neige, la rétrodiffusion provenant d'un couvert nival sec peut être largement fonction des caractéristiques de la surface du sol sous-jacente en raison de la transparence relative de la neige sèche aux micro-ondes.

Dans la bande C, la neige humide est absorbante tandis que la neige sèche est transparente, rendant difficile l'estimation de l'EEN. La polarimétrie peut s'avérer utile en fournissant une information supplémentaire sur le couvert nival et, aussi, améliorer l'estimation de l'EEN.

9.4.2.2 Signatures polarimétriques

Une étude [] a utilisé le C-RSO à bord du Convair 580 d'Environnement Canada pour analyser les propriétés polarimétriques d'un couvert nival. La figure 9-33 présente des profils de puits de neige mesurés à quatre moments au cours des hivers 1997 1998 et 1998 1999. La figure 9-34 représente des signatures de copolarisation dérivées des données du C-RSO pour ces sites, pour quatre dates précises. On peut constater que, lorsque la neige était humide, le 6 mars, la signature indiquait une surface lisse (hauteur du socle = 0,2) avec peu de dépendance à la polarisation.

Figure 9-33. Profils des puits de neige pour 4 dates précises (tiré de ).

La signature polarimétrique pour une neige sèche (1^er décembre 1997) est caractérisée par une hauteur de socle supérieure (0,4), due à une pénétration jusqu'à la surface du sol, lequel est plus rugueux. Dans ce cas, la pointe en polarisation VV indique une diffusion de surface. À mesure que le couvert nival se développe et que des couches horizontales de glace se forment à l'intérieur, la signature polarimétrique change (comme on l'a observé le 12 mars 1998). La surface apparaît plus rugueuse avec une hauteur du socle de 0,6. Une rétrodiffusion importante se produit en polarisations HH et VV. La signature polarimétrique est considérablement différente le 9 mars 1999, alors qu'on observe une rétrodiffusion importante en polarisation HH, mais beaucoup moins significative en polarisation VV.

Ces exemples démontrent que les signatures polarimétriques permettent d'extraire plus d'information de l'imagerie du couvert nival. Il n'apparaît pas encore clairement comment cela pourrait améliorer l'estimation de l'EEN.

Figure 9-34. Représentations graphiques de la copolarisation dans la bande C pour des couverts nivaux choisis, dérivés de données acquises par le C-RSO à bord du Convair 580 d'Environnement Canada. (Tiré de ).

Question : Comment la multipolarisation peut-elle faciliter la cartographie des terres humides?

La réponse...

Réponse : Habituellement, les terres humides renferment des plantes à structure verticale comme des joncs et des laiches que l'on peut distinguer à l'aide d'une combinaison de réponses VV et HH. L'orthopolarisation peut également faciliter la distinction entre des cibles aquatiques et des cibles végétales, particulièrement s'il ventait lors de la collecte des données.