Observations de l’albédo en Antarctique par satellite et mesures in-situ.

Contexte du stage
La neige qui recouvre les 14 millions de km² de l’Antarctique réfléchit plus de 80% de l’énergie solaire, jouant un rôle majeur sur le climat régional. La moindre variation de ce taux de réflexion, l’albédo, induit des forts changements du bilan d’énergie de surface, qui contrôle la température en surface et la fonte de la neige. En retour, ces deux quantités pilotent le taux de métamorphisme de la neige, processus qui induit des changements de la taille des grains de neige, le principal contrôle de l’albédo sur les zones de neige propre, comme en Antarctique. Cette boucle de rétroaction neige-métamorphisme-albédo est positive et est responsable d’une partie de l’amplification polaire du réchauffement climatique.

Les observations par satellite, telles que Sentinel 3-OLCI et MODIS, permettent de couvrir tout le continent austral, au moins une fois par jour (en l’absence de nuage), avec une résolution de 500m environ. Dans le cadre du projet 5D Antarctica de l’Agence Spatiale Européenne, nous avons estimé l’albédo à partir de ces observations satellite avec un algorithme existant, SICE 1.6, qui a fait ses preuves au Groenland, mais nécessite une validation en Antarctique.

Objectifs du stage
L’objectif général de ce stage est de valider et améliorer les produits satellitaires permettant d’étudier la variabilité spatial de l’albédo en Antarctique. Il se décline en deux étapes .

La première étape a pour but de valider les estimations d’albédo par satellite à partir des mesures in-situ. Or, ces dernières sont actuellement dans un format brut et hétérogène. Il s’agira principalement de travailler sur la mise en forme des séries temporelles in-situ pour pouvoir conduire ensuite la comparaison avec les données satellite.
La deuxième étape concerne la détection des nuages. Cette détection permet d’éliminer les acquisitions où le satellite ne voit pas la surface. Pour cela, nous utilisons un algorithme basé sur du Machine Learning dont l’efficacité est bonne en auto-évaluation, mais moindre en évaluation externe. L’objectif de cette deuxième étape est de valider l’algorithme, en étudiant l’évolution nuageuse à Dôme C où on dispose de données in-situ, et éventuellement de l’améliorer en utilisant des données d’un des derniers satellites de l’Agence Spatiale Européenne, Earthcare.

Après ses activités de validation et d’amélioration, le stage pourra conclure sur l’étude des séries temporelles d’albédo sur la période 2026-aujourd’hui pour étudier la dynamique de l’albédo au sein du continent.

Pour postuler : contacter ghislain.picard univ-grenoble-alpes.fr avec votre motivation dans l’email et un CV en pdf

Reference bibliographique : S., Arioli, Picard, G., Arnaud, L., and Favier, V., Dynamics of the snow grain size in a windy coastal area of Antarctica from continuous in-situ spectral albedo measurements, The Cryosphere, doi:10.5194/tc-17-2323-2023, 2023