Pavillon Léon-Provancher
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Afin d'étudier l'impact des changements climatiques sur le couvert neigeux dans l'hémisphère nord, l’Agence Spatiale Canadienne travaille sur l’élaboration d’une mission satellitaire utilisant les ondes radar. En effet, ces signaux sont diffusés par la neige et leur rétrodiffusion est proportionnelle à la quantité de neige au sol. L'équivalent en eau de la neige (SWE) est aussi calculé à partir de ces signaux. Ces signaux peuvent être récoltés avec des capteurs aéroportés, ce qui élimine les difficultés logistiques et financières des expéditions dans les régions nordiques. Cependant, la relation entre les signaux radars et le SWE est complexe. En effet, les coefficients de rétrodiffusion mesurés par les radars ne sont pas seulement fonction de la neige, mais aussi des caractéristiques diélectriques du sol et du couvert végétal. La modélisation du signal est donc le moyen utilisé afin de découpler les signaux. Les caractéristiques diélectriques de ces milieux sont méconnues.
Caractériser la permittivité des sols afin d’améliorer les inversions de SWE à partir du radar à ouverture synthétique (SAR) pour les bandes L à Ku (1-18 GHz): Sous-objectifs 1: - Développer et calibrer une sonde à permittivité opérant de 1 à 18 GHz. - Mesurer la permittivité de sols gelés sur le terrain et d’échantillons de sol en chambre froide à l’aide de la sonde à permittivité. - Développer un modèle représentant les caractéristiques diélectriques des sols. Sous-objectifs 2: - Calibrer le modèle «Snow Microwave Radiative Transfer model» SMRT avec de nouvelles valeurs de rugosité (Structure from motion; Meloche et al. 2020) et les caractéristiques diélectriques du sol. - Comparer les données du modèle avec celles de radars aéroportés acquises lors de campagnes terrain passées (Trail Valley Creek et Churchill) et futures. Sous-objectif 3: - Améliorer les inversions SWE à partir du SAR.
Des données provenant des sites de Trail Valley Creek dans les Territoires du Nord-Ouest, de Cambridge Bay au Nunavut ainsi que des sites à Winnipeg et en Alberta seront utilisées. Entre autres, des échantillons de sol y seront prélevés afin d’investiguer leurs caractéristiques diélectriques en laboratoire.
Des données de permittivité de sol gelé seront récoltées sur le terrain à l’aide de la sonde coaxiale, mentionnée ci-haut, préalablement développée et calibrée en laboratoire. Ces mesures terrain seront effectuées sur les sites de Trail Valley Creek dans les Territoires du Nord-Ouest, de Cambridge Bay au Nunavut ainsi qu’à Winnipeg et en Alberta. Des mesures de permittivité seront aussi obtenues d’échantillons de sol avec différents niveaux d’humidité en chambre froide. Ces données seront utilisées pour modéliser les caractéristiques diélectriques des sols gelés et d’éventuellement pouvoir les inclure dans les modèles SMRT afin d’améliorer les simulations des coefficients de rétrodiffusion. Les simulations seront comparées avec des mesures aéroportées en collaboration avec Environnement et changement climatique Canada et l’Université de Waterloo. Une fois les modèles SMRT améliorés, des méthodes seront développées pour permettre l’inversion du SWE à partir des observations du SAR.
L’étude permettra d’améliorer la caractérisation de la permittivité des sols dans des gammes variées de micro-ondes et ainsi améliorer les modèles de transfert radiatif micro-onde. À terme, ces résultats pourront être appliqués à la mission satellite en développement par l’Agence Spatiale Canadienne et permettront de faire le suivi des caractéristiques de la neige à hautes résolutions temporelle et spatiale. Ces informations permettront de mieux comprendre les impacts des changements climatiques sur les régions nordiques et fournir des outils d’adaptation pour les communautés.