CATHERINE LAGACÉ 1 AND MONIQUE BERNIER 1 ABSTRACT. 57th EASTERN SNOW CONFERENCE Syracuse, New York, USA, 2000

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1 57th EASTERN SNOW CONFERENCE Syracuse, New York, USA, 2000 Développement d une Approche Pour Faire le Suivi du Gel Saisonnier du Sol sur le Bassin de la Rivière La Grande àpartir de l Utilisation Conjointe d Images SSM/I et RADARSAT ABSTRACT CATHERINE LAGACÉ 1 AND MONIQUE BERNIER 1 T h i s s t u d y h a s b e e n d o n e a s p a r t o f t h e C R Y S Y S p r o g r a m ( C R Y o s p h e r i c S Y S t e m t o m o n i t o r c h a n g e i n C a n a d a ) o f t h e C a n a d i a n E n v i r o n m e n t S e r v i c e a n d i s a b o u t t h e s e a s o n a l s o i l f r e e z i n g o f t h e L a G r a n d e R i v e r w a e r s h e d w i t h S S M / I a n d R A D A R S A T i m a g e s. T h e o b j e c t i v e s w e r e 1 ) d e t e r m i n e t h e p o t e n t i a l o f S S M / I a n d R A D A R S A T i m a g e s t o m a p t h e s e a s o n a l s o i l f r e e z i n g d u r i n g t h e f a l l ; 2 ) e s t a b l i s h t h e i n f l u e n c e o f t h e l a n d c o v e r o n t h e m i c r o w a v e s ; 3 ) d e v e l o p a n a p p r o a c h t o u s e b o t h S S M / I a n d R A D A R S A T i m a g e s. F o r t h e R A D A R S A T d a t a, i t i s i m p o r t a n t t o r e m i n d t h a t t h e c o o l i n g o f t h e s o i l t e m p e r a t u r e s h a s t h e e f f e c t o f d e c r e a s i n g t h e s o i l d i e l e c t r i c c o n s t a n t a n d t h e n t h e b a c k s c a t t e r i n g r a d a r s i g n a l. I n t h i s s t u d y, t h e d e c l i n e o f t h e b a c k s c a t t e r i n g c o e f f i c i e n t s ( 2 t o 3 d B ) o b s e r v e d i n t h e f a l l, c o i n c i d e s w i t h t h e g e n e r a l d r o p o f t h e s o i l t e m p e r a t u r e. T h e r a d a r i m a g e s h a v e a l s o b e e n s u p e r p o s e d t o a L A D S A T i m a g e c l a s i f i c a t i o n, i n o r d e r t o e v a l u a t e t h e i n f l u e n c e o f e a c h l a n d c o v e r t y p e o n t h e r a d a r s i g n a l. T h e n, t h e c o n i f e r o u s f o r e s t, t h e o p e n f o r e s t a n d t h e l i c h e n w o o d l a n d s h a v e b e e n t h e f i r s t t h r e e t y p e s t o s h o w a d r o p i n t h e b a c k s c a t t e r i n g s i g n a l a s a r e s u l t o f t h e c o o l i n g o f t h e a i r t e m p e r a t u r e. T h e b a r e s o i l s a n d t h e b u r n e d f o r e s t s e e m t o f r e e z e l a t e r d u r i n g t h e f a l l. F o r S S M / I d a t a, a s p e c t r a l g r a d i e n t b e t w ee n t w o f r e q u e n c i e s ( 3 7 G H z 1 9, 3 G H z / d f ) w a s a p p l i e d. T h e f r e e z i n g s o i l s h o w s a n e g a t i v e s p e c t r a l g r a d i e n t. T h e S S M / I d a t a h a v e a l s o b e e n s u p e r p o s e d t o a n N O A A / A V H R R c l a s s i f i c a t i o n i n o r d e r t o d e t e r m i n e t h e i n f l u e n c e o f t h e l a n d c o v e r o n t h e b r i g h t n e s s t e m p e r a t u r e. E f f e c t i v e l y, t h e p r e s e n c e o f l a k e s o r r e s e r v o i r s i n a p i x e l d e c r e a s e c o n s i d e r a b l y t h e r a d i o m e t r i c v a l u e o f t h i s p i x e l. I n t h i s w a y, t o i m p r o v e t h e m a p p i n g p r e c i s i o n, t h e s p e c t r a l g r a d i e n t h a s b e e n w e i g h e d w i t h t h e p e r c e n t a g e o f l a k e s a n d r e s e r v o i r s i n t h e p i x e l. F i n a l l y, t h e m a p p i n g r e s u l t s d o n e f o r t h e s a m e d a t e b u t w i t h t w o d i f f e r e n t c a p t o r s h a v e b e e n c o m p a r e d. B o t h s e n s o r s g i v e e q u i v a l e n t s o i l f r e e z i n g m a p s. T h i s c o m p a r i s o n a l l o w s t h e e s t i m a t i o n o f t h e s o i l f r e e z i n g d a t e i n t h e L a G r a n d e r i v e r wa t e r s h e d. T h e r e f o r e, i t i s p o s s i b l e t o s t u d y, w i t h t h o s e s a t e l l i t e i m a g e s, t h e l o n g -t e r m e f f e c t s o f a c l i m a t i c c h a n g e i n n o r t h e r n Q u éb e c. K e y W o r d s : M a p p i n g, R A D A R S A T, S S M / I, S o i l f r e e z i n g 1 Université d u Q u ébec, Institut National de la Recherche Scientifique (INRS-eau), 2800 rue Einstein, C P , S a i n t e-foy, Québec, G1V 4C7, CANADA

2 RÉSUMÉ C e t t e ét u d e a ét é réa l i s ée d a n s l e c a d r e d u p r o g r a m m e C R Y S Y S ( C R Y o s p h e r i c S Y S t e m t o m o n i t o r g l o b a l c h a n g e ) d u S e r v i c e C a n a d i e n d e l ' e n v i r o n n e m e n t d o n t l e s p r i n c i p a u x o b j e c t i f s s o n t d e d év e l o p p e r d e s m o y e n s p o u r s u r v e i l l e r e t m i e u x c o m p r e n d r e l e s v a r i a t i o n s d a n s l e s p r i n c i p a l e s c o m p o s a n t e s d e l a c r y o s p h èr e. A i n s i, c e t t e ét u d e a v a i t p o u r b u t d ' év a l u e r l e p o t e n t i e l d e s m i c r o - o n d e s à f a i r e l e s u i v i d u g e l s a i s o n n i e r d u s o l s u r l e b a s s i n d e l a r i v i èr e L a G r a n d e, s i t u é a u n o r d d u Q u éb e c. P l u s s p éc i f i q u e m e n t, l e s o b j e c t i f s d e c e t t e ét u d e s o n t : 1 ) D ét e r m i n e r l e p o t e n t i e l d e s images RADARSAT à dét e c t e r l e g e l d u s o l s u r u n e b a s e m e n s u e l l e ; 2 ) D ét e r m i n e r l e p o t e n t i e l d e s i m a g e s S S M / I à d ét e c t e r l e g e l d u s o l s u r u n e b a s e h e b d o m a d a i r e ( v o i r m êm e j o u r n a l i èr e ) ; 3 ) Év a l u e r l ' i n f l u e n c e d e l ' o c c u p a t i o n d u s o l s u r l e s i g n a l m i c r o -o n d e s ; 4 ) D év e l o p p e r u n e a p p r o c h e d ' u t i l i s a t i o n c o n j o i n t e d e s i m a g e s S S M / I e t R A D A R S A T. INTRODUCTION L e s p h én o m èn e s l i és aux cycles de gel et dég e l d u s o l d a n s l e s r ég i o n s s i t u ée s d a n s l e s h a u t e s l a t i t u d e s j o u e n t u n r ôl e i m p o r t a n t d a n s l e f o n c t i o n n e m e n t d e s éc o s y s t èm e s. L e g e l d u s o l a f f e c t e l e s t r a n s f e r t s d ' én e r g i e e n t r e l e s o l e t l ' a t m o s p h èr e e n l i m i t a n t l év a p o t r a n s p i r a t i o n ( E n g l a n d, ) e t i n f l u e n c e l a p r o d u c t i v i t é a n n u e l l e e t l e s éc h a n g e s e n d i o x y d e d e c a r b o n e d a n s l a f o r êt b o r éa l e ( J o B e a, ). A i n s i, l a c o n n a i s s a n c e d u d éb u t e t d e l a d u r ée d e l a p ér i o d e d e g e l p e r m e t d'acquér i r u n e m e i l l e u r e c o m p r éh e n s i o n d e s écosystèm e s d e c e s r ég i o n s e t d a n s u n e p l u s l a r g e m e s u r e, c o n t r i b u e a u d év e l o p p e m e n t d e s ét u d e s p o r t a n t s u r l e r éc h a u f f e m e n t c l i m a t i q u e. De s ét u d e s r éc e n t e s a v a i e n t d éj à d ém o n t r é l e p o t e n t i e l d e s m i c r o -o n d e s a c t i v e s e t p a s s i v e s à d ét e c t e r l e g e l d u s o l. D u c ôt é d e s m i c r o -o n d e s a c t i v e s, R i g n o t e t V a n Z y l ( ), V i l l a s e n o r et al. ( ) e t W a y et al. ( ) o n t d ém o n t r é q u ' e n u t i l i s a n t d e u x i m a g e s r a d a r p r i s e s à d e u x d a t e s s u c c e s s i v e s e n a u t o m n e e t e n e f f e c t u a n t u n r a p p o r t e n t r e c e s i m a g e s, i l ét a i t p o s s i b l e d e v i s u a l i s e r l e s c h a n g e m e n t s d a n s l e s c o n d i t i o n s h y d r i q u e s d e s s o l s. S e l o n c e s ét u d e s, u n e b a i s s e d u s i g n a l r a d a r e n t r e 3 e t 4 d B c o r r e s p o n d a i t à u n e b a i s s e d e s p r o p r i ét és d i él e c t r i q u e s d e s o l. L ' a n a l y s e d e s d o n n ée s p h y s i q u e s, c l i m a t o l o g i q u e s e t h y d r o l o g i q u e s l a i s s a i t c r o i r e q u e c e t t e b a i s s e d e s c o e f f i c i e n t s d e r ét r o d i f f u s i o n r és u l t a i t d u g e l d u s o l. D u c ôt é d e s m i c r o -o n d e s p a s s i v e s, W e g m ül l e r ( ) a m e n é u n e ét u d e d o n t l e b u t ét a i t d év a l u e r l e f f e t d e s c y c l e s d e g e l / d ég e l s u r l a s i g n a t u r e s p e c t r a l e d a n s l e s m i c r o -o n d e s. E n s u i t e, Z u e n d o r f e r et al. ( ), E n g l a n d ( ) e t J u d g e et al. ( ) o n t r éa l i s é d e s ét u d e s d o n t l e b u t ét a i t d e r éa l i s e r u n e c a r t o g r a p h i e d u g e l d u s o l. P o u r c e f a i r e, l u t i l i s a t i o n d u n e f r éq u e n c e à 3 7 G H z c o m b i n ée à l u t i l i s a t i o n d u n g r a d i e n t s p e c t r a l c o m m e d i s c r i m i n a n t a p e r m i s d ét e r m i n e r l e g e l d u s o l. A i n s i, u n g r a d i e n t s p e c t r a l n ég a t i f e t d e s t e m p ér a t u r e s d e b ri l l a n c e à 3 7 G H z s o u s l e p o i n t d e c o n g él a t i o n s i g n i f i a i t u n g e l d u s o l. L ' e n s e m b l e d e c e s r e c h e r c h e s a p e r m i s d e m i e u x c o m p r e n d r e l e s m éc a n i s m e s i n h ér e n t s a u g e l d u s o l e t à s e s s i g n a u x d ét e c t a b l e s p a r t él éd ét e c t i o n. C e p e n d a n t, l a m a j o r i t é d e s ét u d e s p o r t a n t s u r l e g e l d u s o l o n t ét é réa l i s ée s à p a r t i r d e s o l s n u s. O r, d a n s l a r ég i o n d u b a s s i n d e l a R i v i ère La G r a n d e, l e s o l e s t s o u v e n t r e c o u v e r t d e v égét a t i o n, c e q u i p e u t c o n t r i b u e r à m o d i f i e r c o n s i d ér a b l e m e n t l e s i g n a l m i c r o-o n d e s r e çu a u c a p t e u r. C ' e s t p o u r q u o i, d a n s l e c a d r e d e c e p r o j e t, i l d e v e n a i t i n t ér e s s a n t d e p o r t e r u n e a t t e n t i o n p a r t i c u l i èr e à l ' i m p a c t d e l ' o c c u p a t i o n d u t e r r i t o i r e s u r l e s i g n a l m i c r o-o n d e s a f i n d e d év e l o p p e r u n e a p p r o c h e q u i t i e n t c o m p t e d e c e t t e p a r t i c u l a r i t é. TERRITOIRE À L'ÉTUDE L e s e c t e u r à l'ét u d e s e s i t u e d a n s l e b a s s i n d e l a r i v i èr e L a G r a n d e, d a n s l a r ég i o n d e l a B a i e J a m e s, a u n o r d-o u e s t d u Q u éb e c ( C a n a d a ). D u n p o i n t d e v u e g éo l o g i q u e, c e t e r r i t o i r e e s t c o m p o s é e s s e n t i e l l e m e n t d e r o c h e s m ét a m o r p h i q u e s e t i n t r u s i v e s et d u n s o c l e r o c h e u x c o m p o s é d e g r a n i t e e t d e g n e i s s. I l e s t c a r a c t ér i s é p a r u n r e l i e f o n d u l é d ' a m p l i t u d e r e l a t i v e m e n t f a i b l e ( 1 5 à 2 0 m èt r e s ), p a r s e m é d e n o m b r e u x p e t i t s l a c s e t c o m p o r t e q u e l q u e s r i v i èr e s a i n s i q u e d i m p o r t a n t s

3 rés e r v o i r s. Q u a n t a u x m a t ér iaux géo l o g i q u e s d e s u r f a c e q u i r e c o u v r e n t l e s e c t e u r, o n t r o u v e l e t i l l ( 9 0 % ), l e s d ép ôt s f l u v i o-g l a c i a i r e s c o r r e s p o n d a n t a u x e s k e r s ( 6 % ) e t f i n a l e m e n t, l e s d ép ôt s o r g a n i q u e s s o u s f o r m e d e t o u r b i èr e s o m b r o t r o p h e s ( 1 % ). C e b a s s i n s e t r o u v e d a n s l a r ég i o n c l i m a t i q u e d i t e c o n t i n e n t a l e f r o i d e d e t y p e s u b a r c t i q u e e t e s t c a r a c t ér i s é p a r d e s ét és d o u x e t c o u r t s e t d e s h i v e r s l o n g s e t r i g o u r e u x. L a t e m p ér a t u r e m o y e n n e a n n u e l l e e s t d e 3, 8 0 C e t l e s p r éc i p i t a t i o n s m o y e n n e s ( p l u i e e t n e i g e ) s o n t d e m m. I l s'agit donc d'une rég i o n d e t r a n s i t i o n e n t r e l a t a ïg a e t l a t o u n d r a o ù l a v égét a t i o n d o m i n a n t e e s t c o m p o s ée d'ép i n e t t e s n o i r e s e t d e l i c h e n s. DONNÉES SATELLITES ET DONNÉES DE TERRAIN L a b a s e d e d o n n ée s u t i l i s ée q u i c o m p o r t e l e s i n f o r m a t i o n s d e m i c r o -o n d e s a c t i v e s e s t i s s u e d u s a t e l l i t e c a n a d i e n R A D A R S A T. E n c o n s éq u e n c e, t r o i s i m a g e s S t a n d a r d e n m o d e S 1 d e R A D A R S A T o n t ét é a c q u i s e s p o u r l ' a u t o m n e L a p r e m i èr e i m a g e a ét é a c q u i s e a u d éb u t d u m o i s d ' o c t o b r e, l a s e c o n d e à l a f i n d e c e m êm e m o i s e t l a d e r n i ère à l a f i n d u m o i s d e n o v e m b r e. L e s i m a g e s R A D A R S A T s o n t a c q u i s e s d a n s l a b a n d e C, l ' a n g l e d ' i n c i d e n c e d e s i m a g e s S t a n d a r d e n m o d e S 1 v a r i e e n t r e et 27 0, e t i l s ' a g i t d ' u n e p o l a r i s a t i o n H H. L ' ét e n d u e d u t e r r i t o i r e c o u v e r t p a r c e s i m a g e s e s t d e K m X K m e t l a r és o l u t i o n a u s o l e s t d e 3 0 m èt r e s. Q u a n t a u x d o n n ée s c o m p r e n a n t l e s i n f o r m a t i o n s s u r l e s m i c r o -o n d e s p a s s i v e s, e l l e s s o n t i s s u e s d u c a p t e u r S M M / I d u s a t e l l i t e a m ér i c a i n D M S P F-8. C e s i m a g e s d e l ' a u t o m n e c o u v r e n t u n t r ès v a s t e t e r r i t o i r e ( K m X K m ), c e q u i p e r m e t d ' o b t e n i r d e s i m a g e s à t o u s l e s j o u r s. L a n g l e d i n c i d e n c e e s t d e 5 3, 1 0 e t l a r és o l u t i o n s p a t i a l e d u p i x e l S M M / I e s t t r ès g r a n d e e t v a r i a b l e s e l o n l a f r éq u e n c e u t i l i s ée s o i t G H z, G H z e t 3 7 G H z. D e m êm e, l a p o l a r i s a t i o n v a r i e e n f o n c t i o n d e l a f r éq u e n c e. L e t a b l e a u 1 i l l u s t r e l e s d i f f ér e n t e s c a r a c t ér i s t i q u e s d e c e c a p t e u r. Tableau 1. Caractéristiques du capteur SMM/I / Characteristics of SSM/I sensor. Fréquence (GHz) 19,3 22, ,5 Polarisation H et V V H et V H et V Résolution spatiale (Km) 6 9? ? ? ? 1 3 Largeur du faisceau (Km) T i r é de: Estimation de l'équivalent en eau de la neige au sol dans un milieu de taïga à l'aide des données SSM/I, revue TÉLÉDÉTECTION, DeSève et al. (sous presse) A f i n d e d ét e r m i n e r l ' i n f l u e n c e d e l ' o c c u p a t i o n d u s o l s u r l e s i g n a l r a d a r, u n e c a r t e d ' o c c u p a t i o n d u s o l c r éée à partir d'images LANDSAT d une rés o l u t i o n d e 3 0 m a ét é u t i l i s ée. P o u r l e s i m a g e s S S M / I, u n e i m a g e g én érée à p a r t i r d e s d o n n ées AVHRR de NOAA d'une rés o l u t i o n d e m èt r e s p r o d u i t e d a n s l e c a d r e d u n p r o j e t c o o p ér a t i f e n t r e l e C e n t r e C a n a d i e n d e T él éd ét e c t i o n e t l e S e r v i c e c a n a d i e n d e s f o r êt s a ét é u t i l i s ée. F i n a l e m e n t, u n e ét u d e s u r l e t e r r a i n m e n ée à l ' a u t o m n e s u r 1 9 s i t e s d éc h a n t i l l o n n a g e s a p e r m i s d e r e c u e i l l i r d e s m e s u r e s c o n c e r n a n t l a t e m p ér a t u r e d e l ' a i r e t d u s o l, l a c o n s t a n t e d i él e c t r i q u e, l a t e n e u r e n e a u e t l e r e c o u v r e m e n t v égét a l d u s o l. A u s s i, s u r t r o i s d e c e s s i t e s, u n e s t a t i o n c l i m a t o l o g i q u e f o u r n i t d e s d o n n ée s e n c o n t i n u e s u r l a t e m p ér a t u r e d e l ' a i r e t d e l a s u r f a c e d u s o l. D o u z e s t a t i o n s m ét éo r o l o g i q u e s a u t o m a t i q u e s r ép a r t i e s s u r l ' e n s e m b l e d e t e r r i t o i r e e n t r e l a B a i e -J a m e s e t l a v i l l e d e S h e f f e r v i l l e o n t p e r m i s d ' o b t e n i r u n e i n f o r m a t i o n q u o t i d i e n n e s u r l e s t e m p ér a t u r e s d e l ' a i r e n r e g i s t r ée s s u r l ' e n s e m b l e d e c e s r ég i o n s.

4 MÉTHODOLOGIE a) Traitement des images RADARSAT Tableau 2. Le traitement des images RADARSAT. Étape Descriptio n 1 L ec tur e de s image s 2 C al c ul des an g le s d'in cid en ce 3 T ra nsf or ma ti on des val eur s num ri qu e s b rute s e n ampl i tu des 4 C o r re c ti o n géomét ri q ue de s i mag es 5 F ilt ra ge 6 C al c ul du r ap port des c oe f fi cie nt s d e rétr o diff u si on 7 S u per p osit i on d' ima g es RA DA RSA T? u ne ima ge L ANDS AT d 'o cc u pat ion du s ol A i n s i, l a v i s u a l i s a t i o n d e s c h a n g e m e n t s d e s v a l e u r s d e r ét r o d i f f u s i o n e n t r e l e s d i f f ér e n t e s i m a g e s d ' a u t o m n e s ' e s t e f f e c t u é e n f a i s a n t u n r a p p o r t e n t r e l e s i m a g e s R A D A R S A T. C e r a p p o r t d e b a n d e p e r m e t d e s e d éb a r r a s s e r d e s b r u i t s i n d és i r a b l e s e t m u l t i p l i c a t i f s d o n t l ' o r i g i n e p r o v i e n t s o u v e n t d u c a p t e u r e t d e p l u s, i l p e r m e t d ' i g n o r e r c e r t a i n s p a r a m èt r e s t e l s q u e l a r u g o s i t é e t l a t o p o g r a p h i e d u t e r r i t o i r e. D e c e t t e f a ço n, l e n o m b r e d e c o m p o s a n t e s à t r a i t e r e s t r éd u i t e t l ' i n t e r p r ét a t i o n e s t a i n s i f a c i l i t ée. b) Images SSM/I Tableau 3 : Traitement des images SSM/I ƒtape Description 1 Projection des donn? esdans le syst me de projection Lambert conique conforme (LCC) 2 Interpolation des donn? es 3 Int? gration des donn? esdans un syst me d'information g? ographique 4 Superposition des donn? es SSM/I ûne image NOAA/AVHRR d'occupation du sol D a n s l e c a s d e s d o n n ée s S S M / I, i l ét a i t i m p o s s i b l e d e r éa l i s e r u n e s u p e r p o s i t i o n d ' i m a g e s p u i s q u e l ' o r b i t e d u s a t e l l i t e e s t v a r i a b l e e t l ' e r r e u r d e p o s i t i o n n e m e n t p e u t êt r e i m p o r t a n t e. D o n c, c h a q u e i m a g e S S M / I a ét é t r a i t ée i n d i v i d u e l l e m e n t a f i n d e p e r m e t t r e l ' a p p l i c a t i o n d e c r i t èr e s d e d éc i s i o n p e r m e t t a n t d e r éa l i s e r u n e ca r t o g r a p h i e d u g e l d u s o l s u r c h a c u n e d e s i m a g e s d ' a u t o m n e. L a f i g u r e 1 r és u m e l a d ém a r c h e m ét h o d o l o g i q u e. RÉSULTATS a) Détermination du gel du sol àpartir des données RADARSAT L a f i g u r e 2 p r és e n t e l e s r és u l t a t s d u r a p p o r t d i m a g e s e f f e c t u é s u r l e s i m a g e s r a d a r. C o m m e o n p o u v a i t s y a t t e n d r e, c e r a p p o r t d i m a g e s m o n t r e b e l e t b i e n u n e b a i s s e p r o g r e s s i v e d e s c o e f f i c i e n t s d e r ét r o d i f f u s i o n a u x t r o i s d a t e s d a c q u i s i t i o n. E n e f f e t, e n t r e l e d éb u t e t l a f i n d u m o i s d o c t o b r e, o n n o t e u n e b a i s s e m o y e n n e d u s i g n a l d e l o r d r e d e 1, 5 d B e t e n t r e l e d éb u t d u m o i s d o c t o b r e e t l a f i n d e n o v e m b r e, l a b a i s s e m o y e n n e d e s i g n a l c a l c u l ée e s t d e 2 d B. S u r c e s f i g u r e s, l e v e r t, l e b l e u e t b l e u f o n c é i n d i q u e n t u n e b a i s s e d e s c o e f f i c i e n t s d e r ét r o d i f f u s i o n t a n d i s q u e l e s

5 t e i n t e s a l l a n t d u j a u n e a u r o u g e f o n c é i n d i q u e n t u n e h a u s s e d e c e s c o e f f i c i e n t s. L e s s e c t e u r s q u i p r és e n t e n t u n e h a u s s e d e s c o e f f i c i e n t s d e r ét r o d i f f u s i o n c o r r e s p o n d e n t e n g r a n d e p a r t i e a u x l a c s e t rés e r v o i r p r és e n t s s u r l e t e r r i t o i r e à l ét u d e. E n e f f e t, l e s f o r t s v e n t s q u e c o n n a ît l a r ég i o n à c e t t e ép o q u e d e l a n n ée c a u s e n t d e s v a g u e s s u r l e r és e r v o i r e t s u r l e s l a c s, a u g m e n t a n t a i n s i l a r u g o s i t é a p p a r e n t e d e c e s s u r f a c e s. I l e n r és u l t e u n e a u g m e n t a t i o n d e l a r ét r o d i f f u s i o n r a d a r c a r l a p r és e n c e d e c e s v a gu e s a p o u r e f f e t d e c r ée r d e n o m b r e u x p e t i t s c e n t r e s d e d i f f u s i o n. RADARSAT SAR image(1) reference 1996 RADARSAT SAR images (2) fall 1996 Landsat Image Landcover SSM/I data (12) Fall 1996 NOAA/AVHRR image Land-cover Backscattering ratio Algorithm (GTVP) Comparaison of results air temperatures from 15 meteorological stations Figure 1. Methodology/Méthodologie. Legend No change -5 à -3 db 0 à 3 db 3 à 5 db -3 à 0 db 5 à 10 db -10 à -5 db

6 Figure 2. Mapping of the soil freezing using RADARSAT images ratio between October 7 and November / Cartographie du gel du sol réalisée à partir du rapport entre les images RADARSAT du 7 octobre et du 24 novembre 1996.

7 Variation des tem p atures du sol et de l'air 8,0 6,0 4,0 2,0 Temp ature (C) 0,0-2,0-4,0-6,0-8,0 Tmoy.air T (-5 cm) T (0 cm) T (+5 cm) -10,0-12,0-14,0 1-oct 4-oct 7-oct 10-oct 13-oct 16-oct 19-oct 22-oct 25-oct 28-oct 31-oct 3-nov 6-nov 9-nov 12-nov 15-nov 18-nov 21-nov 24-nov 27-nov 30-nov Date Figure 3. Daily mean of the soil and air temperature for October and November/Moyenne journalière des températures du sol et de l air pour les mois d octobre et de novembre aux trois stations météorologiques. I l e s t i m p o r t a n t d e r a p p e l e r q u e c e s r és u l t a t s s o n t i s s u s d u n r a p p o r t d i m a g e s e t q u o n p e u t s u p p o s e r q u i l n y a p a s d e c h a n g e m e n t s m a j e u r s s u r l e t e r r i t o i r e o b s e r v é e n t r e l e s d i f f ér e n t e s d a t e s d a c q u i s i t i o n. E n c o n s éq u e n c e, l e s p a r a m èt r e s l i és à l a r u g o s i t é e t à l a t o p o g r a p h i e d u t e r r i t o i r e s o n t s e n s i b l e m e n t l e s m êm e s e t c e s t p o u r q u o i, o n p e u t a f f i r m e r q u e c e t t e b a i s s e d e s c o e f f i c i e n t s d e r ét r o d i f f u s i o n r e f l èt e l e g e l p r o g r e s s i f d u s o l. E n f a i t, c e t t e b a i s s e e s t a t t r i b u a b l e à u n e b a i s s e d e s t e m p ér a t u r e s d u s o l e t d e l a c o n s t a n t e d i él e c t r i q u e. E n e f f e t, l e g e l r éd u i t l én e r g i e d e r o t a t i o n d e s m o l éc u l e s e t c o n t r i b u e a l o r s à d i m i n u e r l a v a l e u r d e l a c o n s t a n t e d i él e c t r i q u e. A i n s i, p u i s q u e l e c o n t r a s t e d i él e c t r i q u e e n t r e l e s o l e t l a i r e s t p l u s f a i b l e a v e c l e g e l d u s o l, i l y a m o i n s d én e r g i e r éf l éc h i e à l a s u r f a c e. E n s u i t e, s i o n c o m p a r e l e s r és u l t a t s o b t e n u s d e s i m a g e s R A D A R S A T a u x d o n n ée s d e t e m p ér a t u r e s p r i s e s s u r l e t e r r a i n, o n r e m a r q u e q u e l a b a i s s e g én ér a l e d e s c o e f f i c i e n t s d e rét r o d i f f u s i o n c o r r e s p o n d à l a b a i s s e d e s t e m p ér a t u r e s e n r e g i s t r ée s s u r l e t e r r i t o i r e. À cet effet, la f i g u r e 3 p r és e n t e l e s v a r i a t i o n s d e s t e m p ér a t u r e s p r ès d u s o l c o u v r a n t l a p ér i o d e a l l a n t d u d éb u t s e p t e m b r e à l a f i n d éc e m b r e. A i n s i, o n r e m a r q u e q u e b i e n q u e l e s t e m p ér a t u r e s p e n d a n t c e t t e s a i s o n f l u c t u e n t én o r m ém e n t d u n e j o u r n ée à l a u t r e, o n o b s e r v e t o u t d e m êm e u n e b a i s s e m o y e n n e p r o g r e s s i v e d e s t e m p ér a t u r e s p r ès d e l a s u r f a c e d u s o l t o u t a u l o n g d e c e t t e p ér i o d e. L e n s e m b l e d e c e s o b s e r v a t i o n s, m i s e n r e l a t i o n a v e c l e s d o n n ée s d e t e m p ér a t u r e s e n r e g i s t r ée s a u x s t a t i o n s m ét éo r o l o g i q u e s a i n s i q u e l e s i n f o r m a t i o n s r e c u e i l l i e s l o r s d e l a c a m p a g n e d e t e r r a i n, o n t p e r m i s d e d éf i n i r l e c r i t èr e d e d éc i s i o n s u i v a n t : S i? a? r? 3 d B a l o r s, l e s o l e s t g e l é ( 1 )? a = C o e f f i c i e n t d e r ét r o d i f f u s i o n d e l i m a g e à analyser à 5, 3 G H z ( d B )? r = C o e f f i c i e n t d e r ét r o d i f f u s i o n d e l i m a g e d a u t o m n e d e r éfér e n c e à 5, 3 G H z ( d B ) b) Influence de l'occupation du sol sur les données RADARSAT O n s a i t q u e l e s v a r i a t i o n s d e s p r o p r i ét és t h e r m i q u e s d e d i f f ér e n t s m a t ér i a u x i n f l u e n c e r o n t g r a n d e m e n t l a v i t e s s e d e p r o p a g a t i o n d u g e l d u s o l. C e s p r o p r i ét és t h e r m i q u e s d ép e n d e n t, e n t r e a u t r e, d e l a n a t u r e d u m i l i e u e t d e l a v égét a t i o n p r és e n t e s u r l e t e r r i t o i r e. D o n c, l a v égét a t i o n, e n p l u s d ' e x e r c e r u n e i n f l u e n c e m a j e u r e s u r l a r ét r o d i f f u s i o n d u s i g n a l r a d a r, a g i t d i r e c t e m e n t s u r l e g e l d u s o l. L a s u p e r p o s i t i o n d ' u n e i m a g e d ' o c c u p a t i o n d u s o l ( r éa l i s ée à p a r t i r d e d o n n ée s L A N D S A T ) a u x i m a g e s R A D A R S A T a d o n c p e r m i s d e d ét e r m i n e r s i l ' i n f l u e n c e d e l ' o c c u p a t i o n d u s o l s u r l e g e l d u s o l e n a u t o m n e ét a i t p e r c e p t i b l e p a r l e s i g n a l r a d a r. L a f i g u r e 4 p r és e n t e l e s

8 d i f f ér e n c e s e n t r e l e s m o y e n n e s d e s c o e f f i c i e n t s d e r ét r o d i f f u s i o n c a l c u l ée s p o u r c h a q u e t y p e d ' o c c u p a t i o n d u s o l e n t r e l e s d i f f ér e n t e s d a t e s d ' a c q u i s i t i o n. Backscattering ratio vs land cover 0 7oct-31oct 31oct-24nov 7oct-24nov Coniferous forest Open forest Burned forest Lichen woodland Bare soil Figure 4. Land cover effect on backscattering coefficients ratio / Différence des rapports de rétrodiffusion entre les images selon le type d occupation du sol. L a f i g u r e 4 m o n t r e q u e l e s b r ûl i s s u b i s s e n t l a b a i s s e l a p l u s p r o n o n c ée d u s i g n a l r a d a r, s u i v i s d e s f o r êt s o u v e r t e s, d e s f o r êt s d e c o n i f èr e s e t d e s l a n d e s b o i s ée s à l i c h e n. Q u a n t a u x s o l s n u s, o n r e m a r q u e p e u d e c h a n g e m e n t s d a n s l a r ét r o d i f f u s i o n d u s i g n a l r a d a r. L e s r a i s o n s à l ' o r i g i n e d e l a v a r i a t i o n d e s c o e f f i c i e n t s d e r ét r o d i f f u s i o n e n t r e l e s d i f f ér e n t s t y p e s d ' o c c u p a t i o n d u s o l s o n t n o m b r e u s e s. P o u r l e s s o l s n u s, i l s ' a g i t d e s u r f a c e s c o m p o s és e n p a r t i e d e r o c h e s c o n s o l i d ée s q u i c o n t i e n n e n t u n e t r ès f a i b l e q u a n t i t é d ' e a u, c e q u i i m p l i q u e q u e l e s e f f e t s d e l a c h a l e u r l a t e n t e s o n t m i n i m e s. D o n c, l a b a i s s e d e s t e m p ér a t u r e s d e l ' a i r n ' i n f l u e n c e p a s, o u t r e m e s u r e, l e s p r o p r i ét és t h e r m i q u e s d e c e m a t ér i e l. L e s c h a n g e m e n t s d e l a c o n s t a n t e d i él e c t r i q u e s o n t n ég l i g e a b l e s e t l e s v a r i a t i o n s d e l a r ét r o d i f f u s i o n r a d a r s o n t f a i b l e s. E n c e q u i c o n c e r n e l e s l a n d e s b o i s ées, l'ép a i s s e c o u c h e d e l i c h e n q u i r e c o u v r e c e s s u r f a c e s a g i t c o m m e c o u c h e p r o t e c t r i c e s u r l e s s o l s, c e q u i c o n t r i b u e à c o n s e r v e r l e s t e m p ér a t u r e s d e l ' a i r p l u s c h a u d e à l ' a u t o m n e e t r e t a r d e l e g e l d u s o l ( B r o w n, ). C ' e s t p o u r q u o i l e s v a r i a t i o n s d e s c o e f f i c i e n t s d e r ét r o d i f f u s i o n s o n t f a i b l e s a u d éb u t d e l ' a u t o m n e. Q u a n t à l ' i m p a c t d e l a p r és e n c e d ' u n e f o rêt a u -d e s s u s d e l a s u r f a c e d u s o l s u r l e s i g n a l r ét r o d i f f u s é, o n r e m a r q u e q u e l e s c h a n g e m e n t s o b s e r v és p o u r l e s f o r êt s o u v e r t e s e t l e s f o r êt s d e c o n i f èr e s s o n t p r e s q u e l e s m êm e s. E n f a i t, p o u r c e t e r r i t o i r e d ' ét u d e, l a d i s t i n c t i o n e n t r e c e s d e u x t y p e s d e fo r êt r e p o s e s u r l a d e n s i t é d e s p e u p l e m e n t s e t l ' âg e d e s c o n i f èr e s q u ' o n y t r o u v e. L e s s o l s d e c e s r ég i o n s p r és e n t e n t l e s mêm e s c a r a c t ér i s t i q u e s e t c o n t i e n n e n t l a m êm e q u a n t i t é d e m a t i èr e s o r g a n i q u e s. C ' e s t p o u r q u o i, d a n s u n c a s c o m m e d a n s l ' a u t r e, l e s b a i s s e s d e s i g n a l o b s e r v ée s e n a u t o m n e s o n t p r a t i q u e m e n t i d e n t i q u e s. O n r e m a r q u e ég a l e m e n t q u e l e s s e c t e u r s r e c o u v e r t s d e f o r êt s o n t u n e b a i s s e d e s c o e f f i c i e n t s d e r ét r o d i f f u s i o n p l u s m a r q u ée a u m o i s d ' o c t o b r e q u ' a u m o i s d e n o v e m b r e. C e p h én o m èn e s ' e x p l i q u e p a r l e f a i t q u e l o r s d e l a b a i s s e d e t e m p ér a t u r e s d e l ' a i r a u d éb u t d e l ' a u t o m n e, l e p o u r c e n t a g e d ' e a u c o n t e n u d a n s l e s a i g u i l l e s e t d a n s l e s t i g e s d e c o n i f èr e s d i m i n u e ( B e r n i e r, ). A i n s i, p u i s q u e l e s c o e f f i c i e n t s d e r ét r o d i f f u s i o n m e s u r és s o n t à l a f o i s u n m él a n g e d u s o l e t d e l a végét a t i o n, i l e s t n o r m a l d e n o t e r u n e b a i s s e p l u s h ât i v e d u s i g n a l a u d e s s u s d e c e s r ég i o n s e n a u t o m n e c a r l a t e n e u r e n e a u d e s c o n i f èr e s d i m i n u e à c e t t e p ér i o d e ( B i g r a s et al. sous presse ). E n c e q u i a t r a i t a u x b r ûl i s, i l s ' a g i t d e s o l s g én ér a l e m e n t t r ès h u m i d e s e t r e c o u v e r t s d e d éb r i s, c e q u i a p o u r e f f e t d ' a c c r o ît r e l a r u g o s i t é a p p a r e n t e d e c e s s u r f a c e s. E n c o n s éq u e n c e, l e s i g n a l

9 r a d a r d e r e t o u r d e c e s t y p e s d e s u r f a c e e s t g én ér a l e m e n t t r ès élevé. Q u a n t a u g e l d u s o l a u d e s s u s d e c e s s e c t e u r s, m a l g r é l a f o r t e b a i s s e d e s c o e f f i c i e n t s d e r ét r o d i f f u s i o n e n r e g i s t r ée, i l d e m e u r e d i f f i c i l e d ' a f f i r m e r l e u r p r o p e n s i o n à rép o n d r e a u r e f r o i d i s s e m e n t d e s t e m p ér a t u r e s c a r l e u r s t r u c t u r e e t f o r t c o m p l e x e e t l ' h u m i d i t é d e c e s s o l s e s t v a r ia b l e e n a u t o m n e. c) Détermination du gel du sol àpartir des données SSM/I D a n s l a l i t t ér a t u r e, d e u x p r i n c i p a u x c r i t èr e s d e d éc i s i o n s o n t g énér a l e m e n t u t i l i s és a f i n d e d ét e r m i n e r l e g e l d u s o l ( E n g l a n d, ; Z u e n d o r f e r et al e t J u d g e et al ). D a n s u n p r e m i e r t e m p s, u n g r a d i e n t s p e c t r a l e s t a p p l i q u é s u r l e s d o n n ée s d ' ém i s s i v i t é à 3 7 G H z e t 1 9 G H z ( o u 3 7 G H z e t 1 0, 7 G H z d a n s l e c a s d e s d o n n ée s S S M R ). U n g r a d i e n t s p e c t r a l n ég a t i f s i g n i f i e q u e l a d i f f u s i o n d e v o l u m e d ' u n s o l g e l é à 3 7 G H z e t p l u s él evée qu'à 1 9 G H z e t q u ' e n c o n s éq u e n c e, l'ém i s s i v i t é e s t m o i n s i m p o r t a n t e à 3 7 G H z. R a p p e l o n s q u e l a d i f f u s i o n d e v o l u m e d e v i e n t p l u s i m p o r t a n t e à 3 7 G H z l o r s q u e l e s o l e t g e l é c a r l ' ém i s s i v i t é p r o v i e n t d ' u n e p l u s g r a n d e ép a i s s e u r d u s o l e t q u e l a l o n g u e u r d ' o n d e à c e t t e f r éq u e n c e s e r a p p r o c h e d e l a t a i l l e d e s d i f f u s e u r s ( i. e p a r t i c u l e s c o n t e n u e s d a n s l e s o l ). U n g r a d i e n t s p e c t r a l n ég a t i f s e t r a d u i t d o n c p a r l e g e l d u s o l. À c e c r i t èr e, o n d o i t a j o u t e r u n d e u x i èm e c r i t èr e. E n e f f e t, p u i s q u e l e s t e m p ér a t u r e s d e b r i l l a n c e à 3 7 G H z s u i v e n t d e t r ès p r ès l e s t e m p ér a t u r e s d e l a s u r f a c e t e r r e s t r e, o n d o i t s ' a s s u r e r q u e l e s t e m p ér a t u r e s d e b r i l l a n c e à 3 7 G H z n e d ép a s s e n t p a s K ( E n g l a n d , e t Z u e n d o r f e r et al ). E n r és u m é, o n p e u t a f f i r m e r q u ' u n s o l e s t g e l é s i : 1. P 3 7 ( K ) < K ( 2 ) 2. P GS (K/GHz) < 0 ( 3 ) o ù P 3 7 ( K ) = t e m p ér a t u r e d e b r i l l a n c e à 3 7 G H z P GS ( K / G H z ) = g r a d i e n t s p e c t r a l ( 3 7 G H z 1 9, 3 G h z / d f ). À partir de ces critèr e s, E n g l a n d ( ), Z u e n d o r f e r ( ) e t J u d g e ( ) o n t r éa l i s é avec s u ccès u n e c a r t o g r a p h i e d u g e l d u s o l à p a r t i r d e s d o n n ée s S S M R e t S S M / I. O r, l e s t e r r i t o i r e s q u i o n t p e r m i s l a r éa l i s a t i o n d e c e s t r a v a u x s o n t d e s s o l s n u s. d) Influence de l'occupation du sol sur les données SSM/I L a s u p e r p o s i t i o n d ' u n e i m a g e d ' o c c u p a t i o n d u s o l ( r éa l i s ée à p a r t i r d u c a p t e u r N O A A / A V H R R ) s u r l e s d o n n ée s S S M / I a p e r m i s d ' év a l u e r l a v a r i a b i l i t é d e s t e m p ér a t u r e s d e b r i l l a n c e à 3 7 G H z e t 1 9 G H z e n f o n c t i o n d u p o u r c e n t a g e d e s u p e r f i c i e q u ' o c c u p e c h a c u n d e s d i f f ér e n t s t y p e d ' o c c u p a t i o n d u s o l p r és e n t s u r l e t e r r i t o i r e ( F i g u r e 5 ). C e g r a p h i q u e d ém o n t r e q u ' à l ' a u t o m n e, a v a n t l ' a c c u m u l a t i o n d e n e i g e a u s o l, l e s t e m p ér a t u r e s d e b r i l l a n c e d e s l a c s e t r és e r v o i r s s o n t f a i b l e s à 1 9, 3 G H z e t 3 7 G H z. C e s f a i b l e s v a l e u r s d e s t e m p ér a t u r e s d e b r i l l a n c e e n r e g i s t r ée s p a r l e c a p t e u r s u r l e s s u r f a c e s d ' e a u e s t l e r és u l t a t d e l a r éf l e x i o n s p éc u l a i r e à l ' i n t e r f a c e e a u / a i r ( U l a b y, ). L e s i m a g e s S S M / I r ép o n d e n t à l a t h éo r i e d e s m él a n g e s s p e c t r a u x ( D e S èv e, ). S e l o n c e p r i n c i p e, s i u n p i x e l c o n t i e n t u n e f o r t e p r o p o r t i o n d e l a c s e t r és e r v o i r s, l a r a d i o m ét r i e d e c e p i x e l s e v o i t d i m i n u e r. À c e t e f f e t, l a v a r i a b i l i t é d e s t e m p ér a t u r e s d e b r i l l a n c e à 3 7 G H z e t 1 9 G H z a ét é év a l u ée e n f o n c t i o n d u p o u r c e n t a g e d e r e c o u v r e m e n t d e s l a c s e t r és e r v o i r s p o u r c h a c u n d e s p i xe l s ( F i g u r e 6 ). La prés e n c e d e s l a c s e t r és e r v o i r s à l ' i n t ér i e u r e d ' u n p i x e l a d o n c p o u r e f f e t d e " c o n t a m i n e r " s a v a l e u r r a d i o m ét r i q u e. C e t t e s i t u a t i o n c o n t r i b u e d a n s u n e c e r t a i n e m e s u r e à d i m i n u e r l ' e f f i c a c i t é d u g r a d i e n t s p e c t r a l u t i l i s é p a r E n g l a n d ( ), Z u e n d o r f e r ( ) e t J u d g e ( ). P u i s q u e l e n o r d d u Q u éb e c c o m p o r t e d e n o m b r e u x l a c s e t r és e r v o i r s e t q u e l a m a j o r i t é d e p i x e l s s e t r o u v e n t c o n t a m i n és p a r c e t t e p r és e n c e ( F i g u r e 6 ), o n d o i t t r o u v e r u n e s o l u t i o n p e r m e t t a n t d e m i n i m i s e r l ' i m p a c t d e l a c l a s s e L R d a n s l e p i x e l.

10 Brightness temperatures (19GHz_V) vs Land Cover 265 Tb(K) oct 11- oct 18- oct 25- oct 01- nov 08- nov 15- nov 22- nov 29- nov Water Coniferous forest Open forest Burned forest Lichen woodland Day Brightness temperatures (37GHz_V) vs Land Cover Oct 11- Oct 18- Oct 25- Oct 1- Nov Day 8- Nov 15- Nov 22- Nov 29- Nov Water Coniferous forst Open forest Burned forest Lichen woodland Figure 5. Land cover effect on Brightness Temperature (Tb) at 19,3 GHz and 37 GHz. / Variation des Tb en fonction du type d occupation du sol à19,3 GHz et 37 GHz T T 240 b b ( ( 230 K K 220 ) 20 ) y=-0.305x R 2 = y= x R = Figure 6. Relationship between Brightness Temperature and the percentage of lakes and reservoirs in a pixel / Variation des Tb en fonction du pourcentage de lacs et réservoirs présents dans le pixel. D a n s s o n ét u d e p o r t a n t s u r l ' él a b o r a t i o n d ' u n e m ét h o d e p e r m e t t a n t d ' e s t i m e r E E N à p a r t i r d ' i m a g e s S S M / I d a n s l e n o r d d e Q u ébec, DeSèv e ( ) a d év e l o p p é u n a l g o r i t h m e p e r m e t t a n t d e r e m éd i e r a u p r o b l ème d'hét érogén éi t é d e s p i x e l s. L ' a p p r o c h e d év e l o p p ée p a r D e S èv e c o n s i s t e à a j o u t e r u n f a c t e u r d e p o n d ér a t i o n d a n s l ' u t i l i s a t i o n d ' u n g r a d i e n t s p e c t r a l. C e r éa j u s t e m e n t d e s

11 d o n n ée s p e r m e t d e t e n i r c o m p t e d e l a r e l a t i o n q u i e x i s t e e n t r e l a v a r i a t i o n d e s v a l e u r s d e T b e t l ' a u g m e n t a t i o n d u p o u r c e n t a g e d e r e c o u v r e m e n t d e s c l a s s e s c o n t a m i n a n t s l e s p i x e l s. E n d ' a u t r e s m o t s, c e t a l g o r i t h m e p e r m e t d e s ' a f f r a n c h i r d e l ' e f f e t p e r t u r b a t e u r d e c e s c l a s s e s s u r l a r a d i o m ét r i e d e s p i x e l s. À p a r t i r d e c e s t r a v a u x, i l d e v i e n t p o s s i b l e d e r éa l i s e r u n e c a r t o g r a p h i e d u g e l d u s o l p o u r d e s rég i o n s d e t a ïg a e n m o d i f i a n t l e g r a d i e n t s p e c t r a l u t i l i s é p a r E n g l a n d, Z u e n d o r f e r e t J u d g e e n s e b a s a n t s u r l e g r a d i e n t s p e c t r a l p o n d ér é d év e l o p p é par DeSève. L e s c r i t èr e s d e d éc i s i o n s d e v i e n n e n t d o n c l e s s u i v a n t s : 1. Tb 3 7 _ V < 2 73 K T b 3 7 _ V ( K ) = T b 3 7 _ V * m LR 2. GT VP < 0 GT VP (K / G Hz) = { (Tb 3 7 G H z _ V a i ) (Tb 1 9 G H z _ V a i ) } / 1 8 o ù Tb 3 7 _ V = t e m p ér a t u r e d e b r i l l a n c e à 3 7 G H z e n p o l a r i s a t i o n v e r t i c a l e ( K e l v i n ) Tb 1 9 G H z _ V = t e m p ér a t u r e d e b r i l l a n c e à 1 9 G H z e n p o l a r i s a t i o n v e r t i c a l e ( K e l v i n ) a i = f a c t e u r d e p o n d ér a t i o n p o u r l a c l a s s e L R p o u r l a f r éq u e n c e i ( m LR * P j ) m LR = l a v a l e u r d e l a p e n t e d e l a c l a s s e l a c s e t r és e r v o i r s ( L R ) P j = p o u r c e n t a g e d e r e c o u v r e m e n t d e l a c l a s s e ( L R ). L a f i g u r e 7 p r és e n t e l a c a r t o g r a p h i e d u g e l d u s o l r éa l i s ée à p a r t i r d e c e s c r i t èr e s d e d éc i s i o n. L a l ég e n d e a c c o m p a g n a n t l a c a r t o g r a p h i e d u r e f r o i d i s s e m e n t d u s o l p r és e n t e l e r és u l t a t d u g r a d i e n t s p e c t r a l p o n d éré. U n g r a d i e n t s p e c t r a l p o s i t i f i l l u s t r é p a r l e s t e i n t e s d e r o u g e i n d i q u e u n s o l n o n gelé. Q u a n t a u x t e i n t e s d e b l e u, e l l e s r e p r és e n t e n t u n g e l d u s o l q u i r és u l t e d u n g r a d i e n t s p e c t r a l n ég a t i f e t d u n e t e m p ér a t u r e d e b r i l l a n c e i n f ér i e u r e à K. F i n a l e m e n t, l e s s e c t e u r s e n j a u n e r e p r és e n t e n t d e s r ég i o n s d i f f i c i l e m e n t q u a l i f i a b l e s p u i s q u e l e u r g r a d i e n t s p e c t r a l e s t p r ès d e z ér o. L a f i g u r e 8 p r és e n t e l a m o y e n n e d e s t e m p ér a t u r e s d e l ' a i r e n r e g i s t r ée s a u x s t a t io n s mét éo r o l o g i q u e s à l ' a u t o m n e p o u r l e t e r r i t o i r e d u n o r d d u Q u éb e c. O n r e m a r q u e q u e l e s v a r i a t i o n s d e s t e m p ér a t u r e s d e l ' a i r o b s e r v ée s a u c o u r s d e l ' a u t o m n e s e r e f l èt e n t s u r l a c a r t o g r a p h i e d u g e l d u s o l r éa l i s ée à p a r t i r d e s d o n n ée s S S M / I. S e l o n l e s d o n n ée s d e t e m p ér a t u r e, l e g e l d u s o l s e r a i t s u r v e n u v e r s l e 2 4 n o v e m b r e e t u n g e l c o m p l e t d u t e r r i t o i r e a ét é c a r t o g r a p h i é à l a f i n n o v e m b r e ( 2 9 n o v e m b r e ). N o t o n s ég a l e m e n t q u e c e t t e c a r t o g r a p h i e i n d i q u e q u e l e g e l d u s o l d éb u t e d a n s l a p a r t i e n o r d -e s t d u Q u éb e c, p u i s d a n s l ' o u e s t p r ès d e l a B a i e d ' H u d s o n p o u r f i n a l e m e n t s ' ét e n d r e a u c e n t r e e t a u s u d d u t e r r i t o i r e. O r, l e s r ég i o n s l e s p l u s e n a l t i t u d e s o n t s i t u ée s d a n s l a p a r t i e n o r d -e s t d u Q u éb e c. A i n s i, l e n s e m b l e d e s c a r t e s r éa l i s ée s d u d éb u t o c t o b r e à l a f i n n o v e m b r e c o m p a r é a u d o n n ée s d e t e m p ér a t u r e s d ém o n t r e q u i l e s t p o s s i b l e d e f a i r e u n s u i v i d u g e l s a i s o n n i e r d u s o l p o u r c e t t e r ég i o n à p a r t i r d e s d o n n ée s S S M / I. e) Utilisation conjointe des images SSM/I et RADARSAT L'intég r a t i o n d e s d e u x t y p e s d ' i m a ge s, e n p l u s d e p e r m e t t r e d e c o m p a r e r l e s r és u l t a t s d e l a c a r t o g r a p h i e d u g e l d u s o l p o u r u n m êm e t e r r i t o i r e, p e r m e t d ' a m él i o r e r l ' i n t e r p r ét a t i o n d e s d o n n ée s. A i n s i, à l a f i g u r e 9, l ' i m a g e S S M / I d u 2 3 n o v e m b r e m o n t r e u n g e l d u s o l p o u r l ' e n s e m b l e d u t e r r i t oi r e d u b a s s i n à l'ét u d e. Q u a n t à l ' i m a g e R A D A R S A T, c e l l e -c i i n d i q u e d e s b a i s s e s d e p l u s d e 3 d B p o u r p l u s d e l a m o i t i é d u t e r r i t o i r e. C e q u i s i g n i f i e q u e p o u r c e t t e p ér i o d e, l a c l a s s i f i c a t i o n d u g e l d u s o l r éa l i s ée à p a r t i r d e s i n f o r m a t i o n s p r o v e n a n t d e s de u x t y p e s d e c a p t e u r s n o u s a m èn e u n e i n f o r m a t i o n c o m p l ém e n t a i r e. L ' i m a g e S S M / I m o n t r a n t u n g e l d u s o l p o u r l ' e n s e m b l e d u s e c t e u r o u e s t d u Q u éb e c e t l ' i m a g e R A D A R S A T v e n a n t p r éc i s e r c e s r és u l t a t s p o u r l a r ég i o n d u b a s s i n d e l a r i v i ère La Grande.

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13 a) 28 octobre Legend -3 to to to 0 no change 0 to to 0.2 to 3 b) 12 novembre c) 29 novembre Figure 7. Mapping of soil freezing using SSM/I data of a) October 28, b) November 12, and c) November 29. / Cartographie du gel du sol à partir des images SSM/I pour le a) 28 octobre, b) 12 novembre et c) 29 novembre.

14 Fluctuation des temp atures de l'air? l'automne R ion ouest R ion du centre R ion de l'est R ion du sud -20 Figure 8. Variation of air temperatures in fall / Fluctuation des températures de l air àl automne. Using RADARSAT and SSM/I data : November 23/24 Legend -3 to to to 0 no change 0 to to to 3 November 23 Legend -10 to -5 db -5 to -3 db -3 to 0 db no change 0 to 3 db 3 to 5 db 5 to 10 db November 24 Figure 9. Mapping of soil freezing using both RADARSAT and SSM/I data. / Cartographie du gel du sol à partir des données RADARSAT et SSM/I. L ' e n s e m b l e d e s c e s o b s e r v a t i o n s m o n t r e n t q u e d a n s u n c a s c o m m e d a n s l ' a u t r e, l a m ét h o d e p e r m e t t a n t d e c l a s s i f i e r l e g e l d u s o l s e m b l e e f f i c a c e. A i n s i, o n p e u t p e n s e r q u e b i e n q u e l e g e l d u s o l s u r l e b a s s i n d e l a r i v i èr e L a G r a n d e a i t c o m m e n c é v e r s l a f i n d ' o c t o b r e p o u r d e s s e c t e u r s i s o l és, l e g e l d u s o l p o u r l ' e n s e m b l e d e c e t e r r i t o i r e n ' e s t a p p a r u q u e p e u a p r ès l e 2 4 n o v e m b r e. CONCLUSION I l e s t d o n c p o s s i b l e d ' e f f e c t u e r u n e c a r t o g r a p h i e d u g e l d u s o l à p a r t i r d e s d o n n ée s RADARSAT p u i s q u e l a b a i s s e d e s t e m p ér a t u r e s d u s o l f a i t d i m i n u e r l a v a l e u r d e l a c o n s t a n t e

15 d i él e c t r i q u e d e s s o l s, c e q u i c o n d u i t à u n e d i m i n u t i o n d e l a r ét r o d i f f u s i o n r a d a r. E n e f f e t, l a b a i s s e d e s c o e f f i c i e n t s d e r ét r o d i f f u s i o n o b s e r v ée e n a u t o m n e c o ïncide avec la b a i s s e d e s t e m p ér a t u r e s d u s o l. P a r l a s u i t e, c e t t e ét u d e a p e r m i s d ' év a l u e r l ' i n f l u e n c e d e l ' o c c u p a t i o n d u s o l s u r l e s i g n a l r a d a r. C e t t e ét u d e a ég a l e m e n t d ém o n t r é q u ' i l ét a i t p o s s i b l e d e r éa l i s e r u n e c a r t o g r a p h i e d u g e l d u s o l à p a r t i r d e s d o n n ée s S S M / I. D a n s c e c a s c i, l a p r és e n c e d e s l a c s e t r és e r v o i r s d a n s l e p i x e l a v a i t c o m m e c o n s éq u e n c e d e d i m i n u e r l a v a l e u r r a d i o m ét r i q u e d u p i x e l e t c ' e s t p o u r q u o i, l ' u t i l i s a t i o n d ' u n g r a d i e n t s p e c t r a l p o n d éré c o m m e c r i t èr e d e d éc i s i o n a ét é r e t e n u. L ' u t i l i s a t i o n d e c e t t e mét h o d e p e r m e t t a i t d e p a l i e r à c e p r o b l èm e e t a i n s i, a m él i o r e r l a p r éc i s i o n d e l a c a r t o g r a p h i e. F i n a l e m e n t, l ' u t i l i s a t i o n c o n j o i n t e d e s d e u x t y p e s d ' i m a g e s a p e r m i s d e d ét e r m i n e r a v e c p l u s d ' e x a c t i t u d e l a d a t e d u g e l d u s o l p o u r l e s e c t e u r d u b a s s i n d e l a r i v i èr e L a G r a n d e. A i n s i, s e l o n l e s d o n n ée s r e c u e i l l i e s, l e s o l a u r a i t g e l é v e r s l e n o v e m b r e REFERENCES B e r n i e r, M., J-P. F o r t i n e t A. P e s a n t ( ) Utilisation de boisés de conifères pour étalonner des données radar (RAS), J o u r n a l c a n a d i e n d e t él éd ét e c t i o n, , 1 8 ( 2 ), p p Bigras, F.J., Ryyppö, A., L i n d s t r o m, A., S t a t t i n, E. ( s o u s p r e s s e ) Cold acclimatation and deacclimatation of shoots and roots of conifers. I n C o n i f e r c o l d h a r d i n e s s. E d i t e d b y F. J. B i g r a s a n d S. J. C o l o m b o. K l u w e r A c a d e m i c P u b l i s h e r, D o r d r e c h t, T h e N e t h e r l a n d s. B r o w n, R. J. E. ( ) Influence of Vegetation on Permafrost, N a t i o n a l R e s e a r c h C o u n c i l o f C a n a d a, O t t a w a, p u b l i c a t i o n N o , p p De Sèv e, D. 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