Mesure de la variabilité des déplacements 3D de glaciers alpins par GNSS et imagerie radar

par Fanny Ponton

Thèse de doctorat en Sciences de l'univers

Sous la direction de Andréa Walpersdorf et de Emmanuel Trouvé.

Soutenue le 22-11-2013

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale terre, univers, environnement (Grenoble) , en partenariat avec Institut des Sciences de la Terre (équipe de recherche) .

Le président du jury était Jean Braun.

Le jury était composé de Cecile Doubre, Noël Gourmelen, Michel Gay.

Les rapporteurs étaient Pierre Briole, Martin Funk.


  • Résumé

    Les travaux menés dans le cadre de cette thèse portent sur la mesure de la variabilité de déplacement de surface de glaciers alpins, par GNSS et imagerie radar. Le glacier tempéré d'Argentière, situé dans le massif du Mont-Blanc et équipé de stations GPS et de coins réflecteurs, est plus particulièrement choisi comme site d'étude. A l'aide de la méthode de corrélation d'amplitude, 44 images TerraSAR-X acquises en 2009 et 2011 sont traitées, permettant d'obtenir 38 champs de déplacement 2D, ainsi que 6 champs de déplacement 3D. En parallèle, l'analyse de 5 années de données GPS continues issues de 2 stations implantées sur le glacier, permet de connaître la vérité terrain. Une stratégie d'analyse GPS, qui optimise la précision de la mesure de position sur un objet en mouvement, a été choisie. Les résultats GPS révèlent plusieurs régimes dynamiques du glacier d'Argentière. La variabilité journalière indique un déplacement de surface en stick-slip et la variabilité intra-annuelle permet de mettre en évidence un amincissement constant du glacier d'Argentière. Au printemps 2011, les résultats GPS permettent de suivre la mise en place d'un système de drainage sous-glaciaire. Les résultats radar permettent une visualisation des variations du déplacement de surface d'une grande résolution spatiale. Au niveau temporel, des accélérations du déplacement sont mises en évidence pendant les périodes de fonte importante. Si une bonne corrélation entre les variations générales du déplacement du glacier d'Argentière issues des deux sources de données est obtenue, les travaux de cette thèse révèlent une importante complémentarité entre le GPS et l'imagerie radar.

  • Titre traduit

    3D displacement variability measurements of alpine glaciers by GNSS and radar imagery


  • Résumé

    The aim of this PhD thesis is to measure the surface displacement variability of alpine glaciers with GNSS and radar imagery. The temperate Argentière glacier, located in the Mont Blanc massif and equiped with GPS station and corners reflectors is prticularly considered. 44 TerraSAR_X images, acquired in 2009 and 2011, are processed by offset power tracking,allowing to obtain 38 2D displacement field and 6 3D displacement fields. At the same time, 5 years of continuous GPS data from 2 stations et up on the glacier are processed, allowing to have a ground truth. GPS processing has been carefully chosen to mximise the positionning accuracy on a moving object. GPS results highlight the existence of several dynamic regimes of the Argentière surface displacement. The daily variability shows a stick slip behaviour of the displacement and the annual variability reveals a constant thinning of hte ice. Moreover, in spring 2011 the particular signal of the installation of the subglacial drainage system is identified. Synthetic Aperture Radar (SAR) results allow the monitoring of thesurface displacement with a high spatial resolution. Temporally, a seasonnal variability is found, with large accelerations over relatively short times in melting periods. While a good correlation is obtained between the mean displacement variability of the Argentière glacier from both data sources, the thesis results highlight a significant complementarity between GPS and SAR imagery.


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