Études des signatures spectrales micro-ondes obtenues par télédétection sur la calotte polaire antarctique : comparaison avec des données de terrain et modélisation de l'émissivité de la neige

par Sylviane Surdyk

Thèse de doctorat en Optique, optoélectronique, micro-ondes

Sous la direction de Jean-Pierre Benoist et de Michel Fily.

Soutenue en 1993

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015) .

mots clés

• Terre, ocean, espace
• Geophysique externe
• Teledetection spatiale
• Neige
• Antarctique
• Ng
• Radiometre hyperfrequence
• Satellite nimbus-7
• Space remote sensing
• Snow
• Antarctica
• Ng
• Microwave radiometer
• Neige -- Antarctique
• Télédétection -- Antarctique

Résumé

Lés études sur l'Antarctique sont motivées par l'interprétation des données que renferme la glace ancienne sur les climats passés et sur les possibles interactions entre la calotte et un éventuel changement climatique. Les radiomètres micro-ondes sont des instruments bien adaptés pour l'étude de la neige, car ils sont indépendants des conditions nuageuses et d'eclairement. Lorsque la neige est sèche, ils sont à même de fournir des informations en profondeur. Les caractéristiques du manteau neigeux (température, densité et taille de grains) sont liées aux processus de dépôt et leur évolution dépend des conditions climatiques. Ce sont ces caractéristiques, déterminantes vis-à-vis de la signature spectrale de la neige, que nous cherchons a évaluer à partir des données de télédetection. Les données utilisées proviennent du scanning multichannel microwave radiometer à bord du satellite nimbus 7 (1978-86). Dans un premier temps, ces mesures ont été comparées à des données de terrain. A une forte stratification du manteau neigeux correspond une grande difference entre les polarisations verticale et horizontale, surtout pour les fréquences 6. 6 et 10. 7 ghz. On a trouvé aussi une forte corrélation entre la valeur moyenne de la taille des grains sur 0-2 mè́tre et la différence de comportement entre les fréquences 18 et 6. 6 ghz (gradient en fréquence). Dans une seconde étape, nous avons modelisé l'émissivité micro-onde de la neige. Le modèle est basé sur la résolution des équations de Maxwell au travers de la théorie des fortes fluctuations (Stogryn 1986). Une solution analytique a été développée dans le cas d'un milieu uniforme en profondeur. Lorsque les caractéristiques de la neige changent en fonction de la profondeur, la solution fait appel à une résolution numérique. Le manteau neigeux est consideré isotherme, stratifié horizontalement et isotrope a l'intérieur de chaque strate. Les résultats du modèle font apparaitre plus clairement les contributions de la densité de la neige, de la taille des grains et surtout de la stratification sur les signatures spectrales

Titre traduit

Study of microwave spectral signatures measured by remote sensing over the Antarctic ice sheet. Comparison with ground data and with a snow emissivity model

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