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Détection et suivi des dépôts d’avalanches par imagerie SAR haute résolution de Sentinel-1

par Encadrants de stages - 25 juillet 2016 ( maj : 8 décembre 2016 )

Titre : Détection et suivi des dépôts d’avalanches par imagerie SAR haute résolution de Sentinel-1.

Laboratoire de rattachement : CNRM-UMR3589/CEN, Grenoble

Encadrant : Fatima Karbou

Téléphone : 0476637905

Co-Encadrant : Marie Dumont

Téléphone : 0476637907 ==> Attention : STAGE POURVU

Mots clés : télédétection, manteau neigeux, avalanches

Contexte et objectifs de la mission de stage :
La télédétection satellitaire des dépôts avalancheux en zones de montagne est un thème scientifique en plein essor au Centre d’Études de la Neige. L’observation de tels phénomènes, aujourd’hui visuelle, par télédétection est un objectif en soi étant donné leurs complexité et variabilité (événements difficilement prévisibles à très fine échelle, des zones difficiles d’accès). De plus, la localisation des dépôts avalancheux et l’estimation de leurs tailles sont d’une grande importance pour étudier la variabilité de l’activité avalancheuse naturelle en lien avec le changement climatique. Ces études pourraient également servir à mieux modéliser le déclenchement et la propagation des avalanches. Avec l’avènement des satellites Sentinel-1 nous disposons aujourd’hui d’observations pertinentes pour observer l’évolution du manteau neigeux avec une résolution spatio-temporelle compatible avec la télédétection des dépôts avalancheux. Différentes méthodes de détection des dépôts avalancheux ont été testées ou développées et sont basées sur l’examen des différences de coefficients de rétrodiffusion après et avant l’épisode avalancheux, combinées à l’usage d’une image de référence sol sans neige. La détection se fait suite à des changements importants des coefficients de rétrodiffusion dus à des changements des propriétés de la neige à l’endroit de l’avalanche (hauteur, densité, rugosité, …), le voisinage autour de l’avalanche restant presque inchangé (du point de vue couverture neigeuse).
L’objectif de ce stage est de poursuivre les développements visant à développer une méthode novatrice et automatique de détection des dépôts d’avalanches par l’exploitation des mesures SAR de Sentinel-1. Pour l’algorithme de détection, nous étudierons le potentiel de différentes mesures d’intensité SAR mais aussi les mesures de phase pour détecter les changements du manteau neigeux. L’évaluation des différentes méthodes se fera à l’aide des données de l’Enquête Permanente des Avalanches (EPA) et également par comparaison à des images visibles hautes résolution. Cela nous permettra notamment de quantifier le taux de détection et de fausses alarmes de notre algorithme. Une attention particulière sera attachée à mettre en lien l’efficacité de la méthode et le type d’avalanche. Enfin, pour une ou deux situations avalancheuses à enjeu, une étude plus approfondie sera menée à l’aide d’analyses météorologiques haute résolution du modèle AROME et de simulations détaillées du manteau neigeux en sortie du modèle Crocus dans le but de mettre en lien les paramètres physiques du manteau neigeux, sa stabilité, les conditions météorologiques et le signal satellitaire SAR.

Nature du travail attendu et compétences souhaitées :
Ce projet de stage implique une forte composante de télédétection et de modélisation. Un attrait spécifique pour la météorologie et la montagne est un atout. Parmi les compétences souhaitées : aisance en informatique (Python ou équivalent), attrait pour la télédétection. Avoir des connaissances en SIG (QGIS ou équivalent) serait un plus.

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