Estimation de l'équivalent en eau du couvert nival au moyen d'images radar satellitaires

Abstract

L'objectif de cette étude est de vérifier le potentiel des images radar à synthèse d'ouverture (RSO) pour estimer l'équivalent en eau du couvert nival sur le bassin de la rivière La Grande (Baie de James, Québec). Il s'agit d'un milieu dominé par une forêt ouverte d'épinettes noires, des brûlis et des tourbières. Cette information intéresse grandement Hydro-Québec qui gère plusieurs installations hydro-électriques dans cette région subarctique. Durant deux ans, six campagnes de terrain ont été réalisées sur le bassin de la rivière La Grande et une dizaine d'images RSO du satellite européen ERS-1 ont été acquises, étalonnées et géoréférencées, afin de déterminer la relation entre les coefficients de rétrodiffusion des images radar (hiver et automne) et la résistance thermique du couvert nival. Cette relation constitue la première partie d'un algorithme d'estimation de l'équivalent en eau. Elle utilise plus spécifiquement le rapport de rétrodiffusion, qui est la différence entre une image avec neige et une image sans neige. La deuxième partie de cette algorithme déduit l'équivalent en eau du couvert de neige à partir de sa résistance thermique et de sa densité, en se basant sur la relation physique établie par les mesures de terrain. L'équivalent en eau du couvert nival a donc été estimé pour quatre images de février et mars 1994 et 1995. L'erreur moyenne sur l'estimation de l'équivalent en eau de la neige au sol est de 2% à 3% (-5 à 7mm) sur l'ensemble des sites d'échantillonnage avec un écart-type de 14 à 19% (-35 à 45mm). Ces résultats ont encouragé Hydro-Québec à poursuivre la recherche avec les données du satellite canadien RADARSAT (opérationnel depuis le 1er avril 1996) et à développer un prototype pour la cartographie de l'équivalent en eau du couvert nival à partir d'images radar.

Estimation de L'e?quivalent en Eau du Couvert Nival en Montagne Libanaise a? Partir des Images RADARSAT-1/Estimation of Water Equivalent of the Snow Cover in Lebanese Mountains by Means of RADARSAT-1 Images

“…3 montre une forte corrélation entre ces deux paramètres pour les données du mois de février, tandis qu'une tendance inverse est observable en janvier et en mars. D'après les observations expérimentales réalisées au Québec et dans les Alpes, une faible résistance thermique impliquerait une diminution du rapport de rétrodiffusion et ceci dans des conditions de temps froid (Bernier et al, 1999). Néanmoins, sur la Fig.…”

“…En résumé, cet algorithme s'appuie sur les principes physiques suivants (Bernier et al, 1999): -Les caractéristiques du manteau neigeux, notamment son épaisseur et sa densité, influent sur les propriétés du sol sous-jacent telles que: la température, la constante diélectrique, la profondeur du gel et l'humidité. -La constante diélectrique du sol varie avec la température du sol quand celle-ci est sous le point de congélation.…”

“…-Quand la neige est sèche, le signal radar est rétrodiffusé essentiellement par le sol sous-jacent. Par conséquent, les caractéristiques du manteau neigeux, notamment ses propriétés d'isolation thermique représentées par la résistance thermique influent sur le sol et le signal retour du capteur RSO (Bernier et al, 1999).…”

“…Toutefois, l'étude de Bernier (1991) suggéra la possibilité d'évaluer la distribution spatiale de l'équivalent en eau de la neige au sol sous certaines conditions environnementales. De 1993 à 1995 les recherches menées dans ce domaine ont abouti au développement d'un modèle opérationnel permettant de reconstituer directement l'équivalent en eau à partir du signal rétrodiffusé d'un couvert de neige mince et sec (Bernier et al, 1999 L'approche EQeau développée par cette équipe permet de produire une cartographie de l'équivalent en eau de la neige au sol à partir d'images RADARSAT-1. Afin d'estimer l'équivalent en eau, la procédure EQeau se base sur la relation entre la résistance thermique du couvert de neige et la différence de signal entre une image d'hiver et une image de référence prise à l'automne.…”