On the Links between Microwave and Solar Wavelength Interactions with Snow-Covered First-Year Sea Ice

Résumé

L'énergie électromagnétique à des ondes ultra-courtes et solaires va interagir avec un volume de glace de mer couverte de neige, en fonction de ses propriétés géophysiques. La métamorphose saisonnière du couvert nival module la distribution relative des trois grands mécanismes d'interaction de l'énergie électromagnétique: réflexion, transmission et absorption. On utilise une combinaison de résultats de modélisation et de données d'observation pour illustrer la façon dont la coupe transversale totale de diffusion relative (sigma-zero) à des longueurs d'onde ultra-courtes peut être utilisée pour estimer l'albédo climatologique en ondes courtes de la surface et le rayonnement photosynthétiquement utilisable (RPU) pour un volume de glace de mer nouvelle couverte de neige, typique de l'Arctique canadien. Les résultats de modélisation indiquent qu'on peut utiliser les deux fréquences de 5,3 et 9,25 GHz, ayant une polarisation HH et des angles d'incidence de 20, 30 et 40° pour estimer la moyenne quotidienne de l'albédo climatologique intégré (alpha). Les modèles à 5,3 GHz, ayant une polarisation HH et des angles d'incidence de 20, 30 et 40° prédisaient alpha avec le même degré de précision. Les modèles à 9,25 GHz étaient légèrement moins précis, surtout en ce qui concerne l'angle d'incidence de 40°. La réduction de précision à l'angle d'incidence de 40° était attribuée à une augmentation de sensibilité, aux deux fréquences de 5,3 et 9,25 GHz, au terme de diffusion de la surface nivale (sigma-zero-ss) utilisé dans le calcul de la coupe transversale totale de diffusion relative (sigma-zero). Pour prédire le RPU sous la couche nivale, on a également pu utiliser la même combinaison de variables de capteurs d'ondes ultra-courtes que celle utilisée pour prédire alpha. Mais parce que les communautés d'algues vivant sous la glace ont développé un niveau de photosensibilité élevé, la plupart du cycle de croissance se produit avant que des changements importants n'aient lieu dans sigma-zero. Il faut développer une méthode d'estimation de l'épaisseur nivale par la télédétection pour que cette méthode soit utilisable du point de vue scientifique. On a utilisé des données d'observation prises au RALS dans le cadre du ERS-1 européen pour confirmer la pertinence des rapports de modélisation entre sigma-zero, alpha et le RPU. Dans une série chronologique couvrant toutes les conditions utilisées dans les rapports de modélisation, on a observé les mêmes grandes tendances entre sigma-zero, alpha et le RPU.

Mots clés: modèles de diffusion d’hyperfréquences, neige, glace de mer, rayonnement climatologique de courtes longueurs d’onde, rayonnement photosynthétiquement utilisable, télédétection des ondes ultra-courtes