L'observation des calottes polaires

Le lancement du satellite ERS-1 a donné un grand élan à l'altimétrie satellitaire sur les calottes polaires. En effet, on peut maintenant cartographier 80% du continent Antarctique et la quasi-totalité du Groënland de façon précise, ce qui ne pouvait être fait auparavant (Figure 1A & B). Les données de l'altimètre bi-fréquence TOPEX ont été utilisées pour étudier les effets qui dépendent de la fréquence du radar altimètre sur les glaces continentales.

On observe un signal géophysique cohérent. La rétrodiffusion en bande Ku est faible sur les pentes et plus forte à haute altitude. En bande C, la rétrodiffusion est très importante à l'Ouest, mais comparable à la bande Ku au centre et à l'Est. Le paramètre de flanc de l'écho radar est particulièrement faible à l'Ouest dans les deux bandes, alors qu'au centre et à l'Est du continent, les deux bandes ont des valeurs plus élevées.
Ces valeurs suggèrent la présence d'un fort signal de volume au centre et à l'Est de la calotte. Elles suggèrent également un signal de surface de type spéculaire à l'Ouest (seule une petite zone autour du point d'impact participe à l'écho radar).

En effet la bande C étant plus sensible au phénomène de pénétration, est vue plus basse au centre et à l'Est (Figure 3). A l'Ouest du continent la pente de surface est forte (supérieure à 0.7°). Cette pente est supérieure à la demi-ouverture d'antenne de la bande Ku ce qui explique la faible rétrodiffusion observée. La hauteur mesurée en bande Ku est alors sous estimée (à cause du gain d'antenne), alors qu'en bande C la mesure reste robuste.
Au niveau de l'estimation de paramètres géophysiques, la combinaison des deux bandes permet donc de mieux décrire la surface et d'estimer la profondeur de pénétration des ondes radar, liée à la stratification et à la taille des grains de neige. Cependant, les valeurs du paramètre de flanc en bande C sont toujours très inférieures à la normale (cas d'une réponse par une surface diffuse), ce qui suggère que la sensibilité de la rétrodiffusion à la rugosité doit être différente de celle en bande Ku, comme le suggèrent des études océaniques (Chapron & al., 1996).

Cette étude a montré que l'on pouvait détecter, au moins empiriquement, la pénétration des ondes radar dans le manteau neigeux en utilisant l'altimétrie bi-fréquence. Elle a également montré que dans les zones de topographie prononcée, l'altimétrie avec des fréquences radar plus basses est plus robuste, particulièrement dans les zones spéculaires. L'utilisation des deux bandes de fréquence est complémentaire et permet de détecter des erreurs de mesures conséquentes (à comparer avec le signal ionosphérique décimétrique). Le lancement de la plate-forme EnviSat comportant un altimètre radar bifréquence (Ku et S) avec la même couverture spatiale qu'ERS promet de grands progrès dans l'altimétrie sur les calottes polaires. Le satellite altimétrique Jason comportant un altimètre bifréquence (Ku et C), associé à EnviSat (Ku et S), devrait permettre une bonne calibration des effets dépendant de la fréquence radar.

Bibliographie

• Chapron, B., K. Katsaros, T. Elfouhaily et D. Vandemark, A note on relationships between sea surface roughness and altimeter backscatter, Remote Sensing and Global Modelling, 869-878, 1995.
• Féménias, P., Rémy F., Raizonville P. et J.F. Minster, Analysis of satellite altimeter height measurements above ice sheet, J. of Glaciol., 133, 591-600, 1993.
• Legrésy, B. "Etude du retracking des formes d'onde altimétriques au-dessus des calottes polaires", rapport CNES CT/ED/TU/UD/96.188, contract n° 856/2/95/CNES/006, 1995.
• Legrésy B. et F. Rémy, Surface characteristics of the Antarctica ice sheet and altimetric observations, à paraître dans J. of Glaciology, 1996.
• Rémy F., B. Legrésy, S. Bleuzen,P. Vincent, et J.F. Minster, Dual-frequency TOPEX altimeter observation above Greenland. J. of Electromagnetic waves and application. vol. 10, 1505-1523, 1996b.