Programmes de recherche > Archives : Programmes terrestres > Projet International de Radiométrie micro-onde de la neige aux deux pôles.
Le réchauffement global, qui est très prononcé dans l'Arctique mais controversé en Antarctique, pourrait avoir des conséquences significatives pour le futur de notre climat. Dans les hautes latitudes nord, les observations prouvent que l'amplitude du réchauffement récent du climat et son impact sur l'environnement sont sans précédent depuis le début du 20ème siècle (+2.5°C en hiver au Canada depuis 1950). La fonte des glaciers et des calottes glaciaires constitue maintenant une des causes essentielles et en accélération de l'élévation du niveau de la mer. Les régions polaires et subarctiques jouent un rôle important dans les cycles énergétiques et hydriques à grande échelle. Leur influence se prolonge bien au-delà de leurs propres frontières, et affecte en effet la planète entière. La neige, avec ses caractéristiques spécifiques, est une composante clé du bilan énergétique de surface et joue un rôle critique pour de nombreuses rétroactions de climat.
Par conséquent, il est essentiel de mieux caractériser les changements de la dynamique de glace et de la couverture de neige sur terre ayant lieu dans l'Arctique et en Antarctique. Beaucoup est en jeu dans l'effort pour déterminer l'évolution du climat dans ces régions.
Ce projet vise l’acquisition de nouvelles observations in-situ pour développer des méthodes d'analyse innovatrices et de suivi d’indicateurs de changement climatique par satellite dans les régions polaires et subarctiques. Les observations spatiales des climats polaires et de l'enneigement ont été étudiées par nos équipes au LGGE et au CARTEL depuis de nombreuses années au moyen de la radiométrie micro-ondes.
La collaboration entre les équipes françaises et canadiennes suggérées dans ce projet à partir d’expériences sur le terrain communes dans les deux régions polaires et le partage de nouveaux instruments à la pointe du progrès contribueront à améliorer notre connaissance de l'évolution de l’environnement polaire. Ce sera la première fois que de telles mesures détaillées de microstructure de neige associées à des mesures radiométriques seront conduites sur une calotte glaciaire arctique canadienne.
Année 1/3
L'objectif des deux campagnes de terrain en 2011 est d'acquérir des mesures uniques en vue de valider les modèles d'émission micro-ondes et d'améliorer l'extraction d'informations climatiques et glaciologiques à partir de données satellite. Sur les deux sites, le but est de mesurer conjointement 1) la température de brillance micro-ondes à 10, 19 et 37 GHz en utilisant de nouveaux radiomètres micro-onde de terrain et 2) le profile vertical des propriétés de la neige (tailles des grains de neige, densité et la température) des couches supérieures jusqu'à au moins 15-20 m de profondeur.
La première campagne (Mars 2011) aura lieu sur la calotte glaciaire de Barnes. L'objectif est d'échantillonner au moins 3 trous de forage (15 m de profondeur ou plus) et 5 puits (2 m de profondeur) dans un rayon de 1 km du camp. Six personnes (4 au Canada et 2 en français) seront impliqués dans cette campagne de terrain de 15 jours. La deuxième campagne (Décembre 2011 - Janvier 2012) aura lieu à Dôme C et vise à à échantillonner environ 10 trou de forages et 10 puits sur un rayon de 25 km autour de la station. Des séries de transects de 100 m de longueur seront effectuées avec les radiomètres afin d'explorer la variabilité naturelle. Quatre personnes (2 au Canada et 2 Français) seront impliqués dans cette campagne de 60 jours.
Les deux sites sont complémentaires car les différences importantes de régime climatique se traduisent par des structures du manteau neigeux très différentes, et donc aussi à des différences notables d'émission micro-ondes. La neige à Dôme C est toujours sèche et le métamorphisme y est très lent, mais les grains restent exposés pendant de nombreuses années aux variations de température près de la surface en raison de la faible accumulation annuelle. En revanche sur la calotte de Barnes, les cycles de fusion/regel changent radicalement la structure de la neige, et créent périodiquement des couches de grains grossiers, voire des couches de glace.
Global warming, which is very pronounced in the Arctic but controversial in Antarctica, could have significant consequences for the future of our climate. In Northern high latitudes, observations show that the amplitude of recent climate warming and its impact on the environment are without precedent since the beginning of the 20th century (i.e. +2.5 °C in winter in Canada since 1950). Melting glaciers and ice caps now constitutes a substantial and accelerating cause of global sea-level rise. Polar and subarctic regions play an important role in large-scale energy and water cycles. Their influence extends well beyond their own borders, and indeed affects the whole planet. Snow, with its specific characteristics, is a key component of the surface energy balance and plays a critical role for numerous climate feedbacks. Therefore, it is essential to better characterize the changes in land ice and snow dynamics taking place in the Arctic and in Antarctica. Much is at stake in the effort to determine the evolution of climate in these regions. This project aims at acquiring new in-situ observations for developing innovative methods of analysis and monitoring of climate change indicators by satellite in polar and subarctic areas. Space observations of polar climates and snow cover have been studied in our teams at LGGE and CARTEL for many years by means of microwaves radiometry. The collaboration between French and Canadian teams suggested in this project through joint field experiments in both Polar Regions and the sharing of new state-of-the-art instruments will contribute to improve our knowledge of the polar environment evolution. This will be the first time that such detail snow microstructure and radiometric measurements will be conducted on a Canadian Arctic ice cap.
Year 1/3
The objective of the two field campaigns in 2011 is to acquire unique field measurements in order to validate microwave emission models and improve the retrieval of climate and glaciological information from satellite data. The purpose in both sites is to jointly measure 1) surface microwave brightness temperature at 10, 19 and 37 GHz using new state-of-the-art surface based radiometers and 2) detailed vertical profiles of snow properties (snow grain size and structure, density and temperature) of the upper layers of the ice cap (at least 15-20 m deep).
The first campaign (March 2011) will take place at the Barnes Ice Cap. The focus is to sample at least 3 boreholes (15 m deep or more) and 5 snowpits (2 m deep) within a 1 km radius from the camp. Six people (4 Canadian and 2 French) will be involved in this 15-day field campaign. The second campaign (December 2011 - January 2012) will take place at Dome C and aims at sampling about 10 boreholes and 10 snowpits on a radius of 25 km around the station. Series of 100-m transects of brightness temperature measurements will be conducted to sample the natural variability. Four people (2 Canadian and 2 French) will be involved in this 60-days campaign.
The two sites are complementary because the significant differences of climate translate into very different snowpack structure, and hence very different microwave thermal emission. Snow at Dome C is always dry and metamorphism is very slow but grains remain exposed for years to the temperature variations near the surface owing to the weak annual accumulation. In contrast on the Barnes ice-cap, melt/refreeze events radically change the structure of the snowpack and create periodic coarse-grain layers or even icy layers.