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Développement et validation d'une approche pour faire le suivi du gel saisonnier du sol sur le bassin de la rivière La Grande à partir de l'utilisation conjointe d'images RADARSAT et d'images SSM/I.

Lagacé, Catherine (2000). Développement et validation d'une approche pour faire le suivi du gel saisonnier du sol sur le bassin de la rivière La Grande à partir de l'utilisation conjointe d'images RADARSAT et d'images SSM/I. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 176 p.

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Résumé

Cette étude a été réalisée dans le cadre du programme CRYSYS (CRYospheric SYStem to monitor global change in Canada) du Service Canadien de l'Environnement (SCE) et porte sur le suivi du gel saisonnier du sol sur le bassin de la rivière La Grande à partir d'images SSM/1 et RADARSAT. Les objectifs de cette étude étaient, dans un premier temps, de déterminer le potentiel des images SSM/1 et RADARSAT à cartographier le gel saisonnier du sol à l'automne. Parla suite, cette étude visait à déterminer l'influence du type d'occupation du sol sur le signal micro-ondes et finalement, elle consistait à développer une approche afin d'utiliser conjointement les images SSM/1 et RADARSAT. Pour les données RADARSAT, la méthode utilisée consistait à faire un rapport entre une image prise au début de l'automne et deux autres images acquises plus tard en saison. Rappelons que les hyperfréquences sont sensibles aux variations de la constante diélectrique. Un refroidissement des températures du sol et le gel d'une partie de l'eau du sol a pour effet de diminuer la valeur de la constante diélectrique des sols et la rétrodiffusion du signal radar. Ainsi, le rapport d'images radar permet de visualiser rapidement les changements dans les valeurs des coefficients de rétrodiffusion. Dans cette étude, nous avons constaté que la baisse des coefficients de rétrodiffusion (2 à 3 dB), observée en automne, coïncidait avec la baisse générale des températures du sol. Par la suite, les images radar ont été superposées à une image LANDSAT d'occupation du sol afin d'évaluer l'influence du type d'occupation du sol sur la signal radar. Nous avons alors observé que les forêts de conifères, les forêts ouvertes et les landes boisées à lichen étaient les premiers à subir le refroidissement des températures de l'air comparativement aux brûlis qui semblaient geler plus tardivement à l'automne. Pour les images SSM/1, la majorité des traitements effectués ont été réalisés à partir d'un système d'information géographique. La méthode employée pour cartographier le gel du sol consistait à appliquer un gradient spectral entre deux fréquences (37 GHz - 19,3 GHz /18). Le gel du sol se traduit alors par un gradient spectral négatif puisque le gel a pour effet d'augmenter la profondeur d'émissivité. À 37 GHz, la longueur d'onde est de la taille des diffuseurs et on observe davantage de diffusion de volume à l'intérieur du sol, ce qui se traduit par une faible émissivité à cette fréquence et un gradient spectral négatif. Ensuite, tout comme dans le cas des données radar, les données SSM/1 ont été superposées à une image NOAA/AVHRR d'occupation du sol afin de déterminer l'influence de l'occupation du territoire sur ces données. Nous avons alors démontré que le présence des lacs et réservoirs dans le pixel avait comme conséquence de diminuer considérablement la valeur radiométrique du pixel. Ainsi, afin d'améliorer la précision de la cartographie, le gradient spectral utilisé a été pondéré en fonction du pourcentage de lacs et réservoirs dans le pixel pour tenir compte de leur influence sur les températures de brillance. Finalement, une approche permettant de comparer les résultats de la cartographie réalisée pour une même date à partir des deux types de capteur a été réalisée. Cette comparaison a permis d'établir que la cartographie du gel du sol réalisée pour un même territoire est équivalente. De plus, la mise en parallèle des deux types d'information a permis d'estimer plus précisément la date du gel du sol sur le bassin de la rivière La Grande. Il est donc possible de faire un suivi à long terme de l'effet des changements climatiques sur le gel du sol dans les territoires au nord du Québec à partir d'images satellitaires.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Bernier, Monique
Mots-clés libres: cryosphère; gel; sol; RADARSAT; SSM/I; La Grande
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 26 nov. 2012 20:51
Dernière modification: 20 nov. 2015 21:17
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/323

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