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.

摘要

Cette étude a été réalisée dans le cadre du programme CRYSYS (CRYosphericudSYStem to monitor global change in Canada) du Service Canadien deudl'Environnement (SCE) et porte sur le suivi du gel saisonnier du sol sur le bassin deudla rivière La Grande à partir d'images SSM/1 et RADARSAT.udLes objectifs de cette étude étaient, dans un premier temps, de déterminer leudpotentiel des images SSM/1 et RADARSAT à cartographier le gel saisonnier du sol àudl'automne. Parla suite, cette étude visait à déterminer l'influence du typeudd'occupation du sol sur le signal micro-ondes et finalement, elle consistait àuddévelopper une approche afin d'utiliser conjointement les images SSM/1 etudRADARSAT.udPour les données RADARSAT, la méthode utilisée consistait à faire un rapport entreudune image prise au début de l'automne et deux autres images acquises plus tard enudsaison. Rappelons que les hyperfréquences sont sensibles aux variations de laudconstante diélectrique. Un refroidissement des températures du sol et le gel d'uneudpartie de l'eau du sol a pour effet de diminuer la valeur de la constante diélectriqueuddes sols et la rétrodiffusion du signal radar. Ainsi, le rapport d'images radar permetudde visualiser rapidement les changements dans les valeurs des coefficients deudrétrodiffusion. Dans cette étude, nous avons constaté que la baisse des coefficientsudde rétrodiffusion (2 à 3 dB), observée en automne, coïncidait avec la baisse généraleuddes températures du sol. Par la suite, les images radar ont été superposées à uneudimage LANDSAT d'occupation du sol afin d'évaluer l'influence du type d'occupationuddu sol sur la signal radar. Nous avons alors observé que les forêts de conifères, lesudforêts ouvertes et les landes boisées à lichen étaient les premiers à subir leudrefroidissement des températures de l'air comparativement aux brûlis qui semblaientudgeler plus tardivement à l'automne.udPour les images SSM/1, la majorité des traitements effectués ont été réalisés à partirudd'un système d'information géographique. La méthode employée pour cartographierudle gel du sol consistait à appliquer un gradient spectral entre deux fréquences (37udGHz - 19,3 GHz /18). Le gel du sol se traduit alors par un gradient spectral négatifudpuisque le gel a pour effet d'augmenter la profondeur d'émissivité. À 37 GHz, laudlongueur d'onde est de la taille des diffuseurs et on observe davantage de diffusionudde volume à l'intérieur du sol, ce qui se traduit par une faible émissivité à cetteudfréquence et un gradient spectral négatif. Ensuite, tout comme dans le cas desuddonnées radar, les données SSM/1 ont été superposées à une image NOAA/AVHRRudd'occupation du sol afin de déterminer l'influence de l'occupation du territoire sur cesuddonnées. Nous avons alors démontré que le présence des lacs et réservoirs dans leudpixel avait comme conséquence de diminuer considérablement la valeurudradiométrique du pixel. Ainsi, afin d'améliorer la précision de la cartographie, leudgradient spectral utilisé a été pondéré en fonction du pourcentage de lacs etudréservoirs dans le pixel pour tenir compte de leur influence sur les températures deudbrillance.udFinalement, une approche permettant de comparer les résultats de la cartographieudréalisée pour une même date à partir des deux types de capteur a été réalisée.udCette comparaison a permis d'établir que la cartographie du gel du sol réalisée pourudun même territoire est équivalente. De plus, la mise en parallèle des deux typesudd'information a permis d'estimer plus précisément la date du gel du sol sur le bassinudde la rivière La Grande. Il est donc possible de faire un suivi à long terme de l'effetuddes changements climatiques sur le gel du sol dans les territoires au nord du Québecudà partir d'images satellitaires.