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|  | | | | | | Radar
Radar est l'abréviation communément utilisée pour RAduo Detection And Ranging (détection électromagnétique et mesure de la distance). En tant que signal de mesure, il utilise le rayonnement micro-ondes de longueurs d'ondes (de l'ordre de mm, cm et dm). Ce système mesure les distances, ou amplitude, entre le capteur et la cible.
Les deux principales techniques de radar utilisées pour la surveillance des glaciers sont l'altimétrie radar et le Radar à Synthèse d’Ouverture (RSO). Pour ces deux techniques, un signal radar est envoyé par un capteur. Le signal réfléchi est enregistré, puis le temps nécessaire au signal pour atteindre la Terre et revenir est calculé. Plusieurs propriétés du signal, parmi lesquelles son intensité, sont également analysées.
La quantité d'énergie micro-ondes rétrodiffusée (ou réfléchie) vers le capteur dépend de plusieurs propriétés liées à la neige et à la glace. Les principales propriétés de surface et de matière qui influent la rétrodiffusion des micro-ondes sont :
- La rugosité de la surface.
- L'humidité ou l'état de fonte de la neige et de la glace.
- La structure (en profondeur) de la neige et de la glace, comme la fonte ou les couches de glace dans la neige.
En fonction de ces facteurs, la neige et la glace peuvent présenter un aspect très différent sur les images radar.
- À l'état mouillé, la neige et la glace absorbent une grande quantité d'énergie micro-ondes et la dévient du capteur. Ces deux processus sont tout aussi importants. L'ampleur de l'absorption et de la réflexion dépend, entre autres, de la longueur d'onde du radar, de l'angle d'incidence (à savoir l'angle par rapport à la verticale auquel le signal radar touche le sol) et de la rugosité de la surface. Lorsque l'absorption et la réflexion sont déviées du capteur, une faible quantité d'énergie lui est renvoyée et l'image radar reste sombre.
- La neige sèche est souvent plus claire car les micro-ondes pénètrent dans le manteau neigeux où elles sont réfléchies par de nombreux cristaux de glace et lentilles de glace.
- Les ondes radar traversent la neige froide et sèche, rendant cette dernière quasiment invisible pour le capteur radar. La rétrodiffusion enregistrée provient généralement de la matière située au-dessous de la neige sèche, comme la glace glaciaire ou le substrat rocheux.
- La glace rugueuse et humide, comme les crevasses ou la neige humide, renvoie une grande quantité de micro-ondes vers le capteur et apparaît donc en clair sur les images radar.
Section d'une image d'un glacier prise le 13 juin 2006 près du Kronebreen
Cette section de l'image ASAR a été capturée en hiver (29 février 2008) au-dessus du Kronebreen
| | Zone claire au centre de cette section d'image du satellite ALOS prise le 24 novembre 2006 près du glacier Kronebreen, montre le vêlage très prononcé de son front glaciaire (au centre). | |
Par rapport aux techniques optiques, le principal avantage des techniques radar réside dans la capacité à fonctionner de nuit et en présence de nuages. Ces deux aspects sont cruciaux dans des régions où la couverture nuageuse est dense, comme c'est le cas dans de nombreuses zones glaciaires et dans les régions polaires où l'obscurité domine pendant une grande partie de l'année en raison de l'absence du Soleil (nuits polaires).
Image radar Envisat ASAR du Kronebreen (13 juin 2008)
Image MODIS prise le même jour à quasiment la même heure
Image radar Envisat ASAR du Kronebreen (26 février 2008)
Image MODIS prise le même jour à quasiment la même heure
À titre de comparaison, des images optique et radar ont été prises de la même région, plus en détail.
Image optique satellite en vraies couleurs de Brøggerhalvøya
Image Envisat ASAR de la même région que l'image précédente
Sur l'image prise par l'instrument ASAR du satellite Envisat, les zones basses du glacier sont sombres en raison de la fonte des glaces et des neiges qui a pour effet de rendre la surface humide. La fonte n'a pas encore atteint les parties hautes du glacier, les micro-ondes parviennent donc à pénétrer dans le manteau neigeux où elles sont rétrodiffusées vers le capteur (phénomène appelé diffusion volumique). Ici, la diffusion volumique se fait à l'intérieur de nombreuses couches de glace, de lentilles de glace et de cristaux de glace dans la neige et le névé. La diffusion volumique est une diffusion qui se produit à l'intérieur d'une matière. Par conséquent, le signal doit pénétrer dans la matière contre laquelle il rebondit généralement, et est renvoyé par différents composants de ladite matière.
Image optique ASTER prise le 12 juillet 2002 au-dessus du Kronebreen
Image radar ALOS PALSAR de la même zone, prise le 24 décembre 2006
Bien que l'image PALSAR ait été prise en hiver alors que la zone était recouverte de neige froide, l'on distingue clairement les grandes variations dans le degré de rétrodiffusion des micro-ondes (l'amplitude). Les zones claires sont dues à la rugosité prononcée de la surface, en l'occurrence les crevasses. En hiver, celles-ci sont recouvertes de neige et donc quasiment invisibles à l'œil nu. Cependant, les signaux micro-ondes peuvent traverser la couche de neige froide et sèche et ainsi atteindre les crevasses d'où ils sont rétrodiffusés.
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| | Analyse des glaciers avec l'imagerie radar IntroductionContexte Radar à synthèse d'ouverture (RSO)Exercices Feuille de travailExercice 1 : Données radar multi-temporelles et données optiques multi-spectralesExercice 2 : L'influence des conditions climatiques sur l'imagerie radarConclusionsEduspace - Software LEOWorks 4 (MacOS)LEOWorks 4 (Windows)LEOWorks 4 (Linux)Eduspace - Download Images_Glaciers.zipGoogleEarth file
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