Observation par télédétection spatiale : à quel régime?

Le groupe de télédétection de Takuvik a entrepris une surveillance quotidienne de la couche de glace qui a recouvert l’océan depuis le mois de Novembre en utilisant l’observation satellitaire. Le but de cette activité est d’obtenir de l’information sur la glace de mer pour des raisons de sécurité mais également pour surveiller le moment ou le phytoplankton « se réveillera » après un long sommeil hivernal.

La première étape de ce travail a été de répertorier le nombre de satellites disponibles et le type d’information fourni. Au final, avec les satellites utilisés on obtient deux régimes :

1) Passage fréquent mais information limitée

2) Passage périodique (voir aléatoire du à la couverture nuageuse) mais information détaillée

Le satellite Japonais AMSR2 fait partie de la première catégorie, sa technologie repose sur des mesures du ray nomment planétaire dans le micro-onde (ondes qui se situent entre l’infrarouge et les ondes radio VHF). L’avantage de ce satellite est qu’il peut voir à travers les nuages et qu’il a une fréquence de passage quotidienne, mais ceci se fait au détriment de la résolution spatiale de 3.25km. Les données AMSR2, i.e. une concentration en glace de mer par pixel (0: pas de glace, 100: pixel totalement recouvert de glace de mer), sont donc utilisées pour ce faire une idée globale de la situation au voisinage de Qikiqtarjuak et plus largement dans la baie de Baffin. Les mesures acquises par cet instrument nous ont permis d’observer le retard dans la fonte de la glace de mer cette année lorsque confrontées a la climatologie (moyenne de 30 dernières années) journalière de la concentration en glace de mer.

Dans la deuxième catégorie de satellites (moins de passage mais une meilleure résolution), nous avons utilisé des capteurs visibles, qui fonctionnent un peu comme l’œil humain, mais ne mesure la lumière que pour quelques couleurs. Ce type de satellite ne peut évidemment obtenir d’information au niveau de la surface de la mer lorsque le ciel est nuageux. Le satellite MODIS de la NASA passe dans le ciel de Qikiqtarjuaq chaque jour, mais du fait d’un encombrement nuageux assez fréquent, le nombre d’image est limité. Toutefois, lorsque le ciel est clair, cela nous permet d’avoir une photo de la zone avec une résolution de 250m et d’identifier des zones de fractures ou d’eau ouverte. MODIS est également utilisé pour mesurer la concentration en phytoplankton en eaux ouverte et en marge de glace, la fameuse « Green Edge ». Landsat-8 OLI, également de la NASA, fait partie de la même catégorie de capteur, puisqu’il mesure le rayonnement terrestre dans le visible et dans l’infrarouge. Il possède une résolution de 30 m (15 m en panchromatique, i.e., moyenne sur plusieurs couleur), meilleur que MODIS, mais il a une fréquence de revisite de l’ordre de 5 jours au niveau de Qikiqtarjuaq. Etant donne la couverture nuageuse dans la zone d’intérêt, les images Landsat on été utilisées avec une fréquence de 15 jours environ. La différence du temps de revisite est dictée par la fauchée du satellite, en effet les satellites a résolution moyenne tel que MODIS, on une fauchée de plus de 2300 km, ce qui permet d’observer tout les points du globe en 2 ou 3 jours, par contre, les capteurs a haute résolution spatiale on ne fauché limitée (Landsat : 185km) avec une période de revisite de 16 jours à l’équateur. Par contre, Landsat fournit des informations détaillé qui permettent de connaître avec précision la distance du camp à la glace dérivante, information très importante pour la sécurité des collègues qui travail sur place. Par exemple, les données Landsat, combiné aux données radar (sentinel-1, voir paragraphe ci-dessous) on permit de mesures la réduction de la distance du camp a la lisière d’une vingtaine de kilomètre en quelques jours.

Finalement, un troisième type de capteurs a été utilisé. Ce sont les satellites qui utilisent les données radars. A la différence des satellite précédents, appelé satellites passifs car il mesure le rayonnement émis, ou réfléchit par la terre), les satellites radars émettent un signal qui « rebondit » sur la terre et dont l’aplysie permet d’obtenir de l’information sur l’état de la mer ou de la glace dans notre cas. Nous avons utilisé deux satellites utilisant la technologie radar. Le premier, Sentinel-1, de l’agence spatial européenne, à une résolution de 100 m avec un temps de revisite de quelque jours. Les données radars sont très utiles car elle permettent d’obtenir de l’information sur le type de glace : glace grise (5 a 30cm), nouvelle glace, glace pluriannuelle (a passé un été ou plus), mais également sur les mares de fonte, c’est a dire lorsque la glace en surface fond sous le réchauffement direct du soleil. Une collaboration avec le service Canadien des Glaces a également permis d’obtenir des images Radarsat-2 à très haute résolution (8 m) pour avoir une idée très précise de la situation au niveau du camp de glace.

Finalement, suite à l’ouverture de la baie de Baffin, des cartes de glaces et de concentration en chlorophylle sont généré pour suivre le développement de la floraison printanière du phytoplankton.

Toute cette information a été synthétisée quotidiennement et envoyée aux différents protagonistes impliqués dans le fonctionnement du camp de glace, ceci afin d’avoir une idée claire des conditions rencontrées au niveau du camp et de ces alentours chaque matin avant le départ.

Les rapports quotidiens de conditions de glace de mer sont publiés sur : http://www.greenedgeproject.info/data.php

Emmanuel Devred

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