Improving the Estimation of Lake Ice Thickness with High-Resolution Radar Altimetry Data
Notice bibliographique
Résumé
Lake ice thickness (LIT) is a sensitive indicator of climate change, identified as a thematic variable of Lakes as an Essential Climate Variable (ECV) by the Global Climate Observing System (GCOS). Here, we present a novel and efficient analytically based retracking approach for estimating LIT from high-resolution Ku-band (13.6 GHz) synthetic-aperture radar (SAR) altimetry data. The retracker method is based on the analytical modeling of the SAR radar echoes over ice-covered lakes that show a characteristic double-peak feature attributed to the reflection of the Ku-band radar waves at the snow–ice and ice–water interfaces. The method is applied to Sentinel-6 Unfocused SAR (UFSAR) and Fully Focused SAR (FFSAR) data, with their corresponding tailored waveform model, referred to as the SAR_LIT and FFSAR_LIT retracker, respectively. We found that LIT retrievals from Sentinel-6 high-resolution SAR data at different posting rates are fully consistent with the LIT estimations obtained from thermodynamic lake ice model simulations and from low-resolution mode (LRM) Sentinel-6 and Jason-3 data over two ice seasons during the tandem phase of the two satellites, demonstrating the continuity between LRM and SAR LIT retrievals. By comparing the Sentinel-6 SAR LIT estimates to optical/radar images, we found that the Sentinel-6 LIT measurements are fully consistent with the evolution of the lake surface conditions, accurately capturing the seasonal transitions of ice formation and melt. The uncertainty in the LIT estimates obtained with Sentinel-6 UFSAR data at 20 Hz is in the order of 5 cm, meeting the GCOS requirements for LIT measurements. This uncertainty is significantly smaller, by a factor of 2 to 3 times, than the uncertainty obtained with LRM data. The FFSAR processing at 140 Hz provides even better LIT estimates, with 20% smaller uncertainties. The LIT retracker analysis performed on data at the higher posting rate (140 Hz) shows increased performance in comparison to the 20 Hz data, especially during the melt transition period, due to the increased statistics. The LIT analysis has been performed over two representative lakes, Great Slave Lake and Baker Lake (Canada), demonstrating that the results are robust and hold for lake targets that differ in terms of size, bathymetry, snow/ice properties, and seasonal evolution of LIT. The SAR LIT retrackers presented are promising tools for monitoring the inter-annual variability and trends in LIT from current and future SAR altimetry missions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».