Détection des cycles de gel/dégel de la couche active du sol en toundra arctique à partir d’imageries radar à synthèse d’ouverture (RSO) multicapteur en bande C

L’augmentation de la température de l’air moyenne annuelle, chiffrée à +2,3 °C pour les régions de l’arctique Canadien entre 1948 et 2016, a des impacts considérables sur le couvert nival arctique et sur la végétation en place. Ces deux paramètres influencent le régime thermique du sol et donc, les cycles de gel/dégel de sa couche active dans l’écosystème arctique. L’importance du suivi de ces cycles réside dans leur influence sur plusieurs paramètres de la cryosphère tels que le cycle hydrologique et du carbone, la saison de croissance de la végétation, l’état du pergélisol sous-jacent ainsi que l’épaisseur de sa couche active. L’utilisation de données ponctuelles ou provenant de capteurs micro-onde passive à basse résolution présente un enjeu pour le suivi spatial et temporel de ces cycles. Le projet vise à développer un algorithme de détection des cycles de gel/dégel du sol en toundra arctique à partir d’imageries RSO multicapteur (i.e., Sentinel-1 et RADARSAT-2) ayant une couverture temporelle quasi journalière en bande C, afin d’évaluer l’impact de la variabilité spatiale et temporelle des paramètres influençant le régime thermique du sol tel que, les écosystèmes terrestres (i.e., écotype) et la présence de neige. L’étude se concentre sur une zone à l’intérieur du bassin versant du lac Greiner à proximité de la ville de Cambridge Bay au Nunavut. La normalisation de l’angle d’incidence a permis de diminuer le bruit dans les séries temporelles ainsi que de rendre possible l’utilisation d'images acquises à l'intérieur de plusieurs orbites d’observation. Cela a aussi permis d’uniformiser les données des deux capteurs pour les combiner en une seule série temporelle. Deux algorithmes de détections ont été utilisés, soit un algorithme de seuil saisonnier (STA) ainsi qu’un algorithme de détection de changement (CPD). La validation s’est faite à partir des données spatialement distribuées de température du sol et de l’air indépendamment sous forme de précision (%) et de délai (#jours) de détection. Les deux algorithmes ont permis d’obtenir une précision de détection de plus de 97% sur les sites de référence. Une spatialisation, pixel par pixel, de la méthode STA a permis la création de cartes de jour de gel/dégel pour le site d’étude. La combinaison des cartes de jour de transition avec la carte d’écotype a permis de modéliser l’impact des caractéristiques des écotypes sur le jour de transition. Les résultats obtenus dans ce projet démontrent clairement le potentiel de l’utilisation des données RSO en bande C pour la détection des cycles de gel/dégel, ce qui constitue un résultat important en raison de la quantité grandissante de données à cette fréquence (e.g., RCM, Sentinel-1A-C-D). La méthode présentée dans ce projet pourrait permettre de créer des cartes de transition pour tout le bassin versant du lac Greiner à partir de données RSO en bande C.

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