Suivi des propriétés du manteau neigeux par télédétection spatiale micro-onde

Fatima Karbou, Samuel Morin, Eric Brun, Marie Dumont, Yves Durand

Les observations de télédétection spatiale micro-ondes sont faiblement sensibles aux nuages et ont la capacité de pénétrer plusieurs couches de neige détectant ainsi des variations des propriétés internes du manteau neigeux, comme celle de l'équivalent en eau, dans la quasi-totalité des conditions météorologiques. Le rayonnement électromagnétique émis par le sol couvert de neige est atténué et diffusé par les grains de neige dont l'effet est variable suivant leur taille, leur distribution verticale entre autres paramètres. Restituer les propriétés du manteau neigeux par radiométrie micro-ondes constitue donc un défi scientifique étant donnée la complexité de ce milieu. Cela nécessite également une bonne compréhension et une modélisation adéquate de l'hétérogénéité du manteau neigeux qui résulte des différentes phases de métamorphisme de la neige.

Dans le cadre de ce travail, nous nous intéressons à la signature de la neige sur une large gamme d'observations de télédétection spatiale provenant de plusieurs instruments en orbite polaire (AMSU-A, AMSU-B, SSM/I et SSMI/S). Ces observations sont étudiées sur de grandes étendues homogènes (Eurasie du Nord) conjointement avec des simulations du modèle de neige CROCUS couplé au modèle de sol ISBA-DF, forcées par ERA-interim et précédemment évaluées sur notre région d'intérêt. Nous montrons qu'une information pertinente sur l'équivalent en eau de la neige peut être extraite à partir de combinaisons d'observations micro-ondes (combinaison en fréquence des températures de brillance et des émissivités de surface incluant les hautes-fréquences). L'examen de ces restitutions à proximité des stations synoptiques en Eurasie du Nord montre une très bonne corrélation entre les simulations de l'équivalent en eau de la neige, en sortie de CROCUS, et les restitutions micro-ondes. Il est à noter que le modèle CROCUS n'assimile aucune donnée de hauteur de neige disponible à ces stations. Des comparaisons ont été également effectuées avec des analyses d'équivalent en eau issues de GlobSnow mettant en évidence des différences notables avec les restitutions micro-ondes. L'examen de l'étendue de neige, telle que déduite des réflectances VIS/IR de MODIS, montre un bon accord avec les estimations micro-ondes ainsi que celles du modèle CROCUS. Ces travaux montrent le potentiel d'une utilisation conjointe de sorties de modèle de neige et des observations micro-ondes et constituent un pas vers l'assimilation de ces observations dans le modèle de neige CROCUS.