Caractérisation de la neige, du névé et de la glace par traitement d'images

• Auteur / Autrice : Michel Gay
• Direction : Jean-Marc Chassery, Michel Fily
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Méthodes physiques expérimentales
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (Grenoble ; 1958-2016)

Mots clés

Mots clés libres

Terre. Ocean. Espace

Geophysique externe

Neige

Neve

Glace

Traitement image

Teledetection spatiale

Bulle air

Analyse gaz

Datation

Cristal glace

Résumé

La télédétection satellitaire est en mesure de fournir des informations globales sur les calottes polaires et d'en effectuer un suivi régulier dans le temps. Pour être facilement interprétées, afin d'en déduire les caractéristiques du manteau neigeux observé depuis l'espace (taille, forme de grains, rugosité de surface. . . ), les données satellitaires doivent être validées et inversées à l'aide de paramétrisations simples. Il est alors indispensable de définir des paramètres robustes et simples de la taille et de la forme des grains de neige à partir de leur observation. Un moyen d'observation et de mesure est le traitement d'images gui a permis d' établir ces relations et qui a permis un traitement automatique d'un grand nombre de données indépendamment de l'observateur. Un autre problème glaciologique, est l'interprétation des données issues de l'analyse des gaz piégés dans les bulles d'air. Cette étude implique, en particulier, la datation de la glace dans le névé lors de la fermeture des pores, indispensable pour déterminer dans la glace profonde l'âge du gaz par rapport à la glace qui l'emprisonne. En effet la datation des gaz contenus dans les bulles des carottes de glace s'effectue à partir de l'âge de la glace, et par conséquent, elle néces ite la connaissance de la différence d'âge entre les gaz et la glace lors de la fermeture des pores. Ces datations nécessitent l'utilisation des modèles de densification, de fermeture des pores, et de diffusion des gaz dans le névé. Les carottages réalisés dans les régions centrales de l'Antarctique et du Groenland permettent d'obtenir des données expérimentales essentielles pour caractériser le névé polaire. Le traitement automatique des images issues de ces données a fourni les paramètres de structure introduits dans ces modèles. Un autre aspect étudié au Laboratoire de Glaciologie est l'augmentation de la taille moyenne des cristaux de glace avec la profondeur ou l'âge de la glace. Les analyses des lames minces de glace permettant de déterminer ces lois de grossissement des grains ont été réalisées jusgu'à présent manuellement. Le traitement automatique d' images 2D a permis d' analyser les lois de grossissement des grains sur d' autres sites et a permis d' étudier les microstructures en terme d' évolution des distributions de taille et en terme d'évolution de la topologie des grains

From satellite remote sensing, global and repetitive measurements of the ice sheets are available. Inversion tools are necessary to get the snow mantle charactelistics (snow grain size, density,. . . ) from those measurements. For modelling and for comparison with in situ data, size and shape parameters must be clearly defined. Digital image analysis is an adequate tool for providing objective (independent of operator) measurements of the snow characteristics. New methods are developed and applied to a large number of data from Antarctica mainly. Another field of research is the study of the ice core gaz content to get the past atmospheric composition. The snow mantle near the surface is porous and therefore there is a difference between the ages of the gaz and of the ice. Snow densification and diffusion models are then used to quantify those processes. The analysis of 2D digital images of Antarctic firn and ice at different depths provided the necessary parameters to validate the models. A third application of digital image analysis was the study of the grain growth in the deep ice. This growth depends on the temperature and the age of the ice. Grain size measurements from thin ice samples are necessary to validate the models. So far those measurements were done manually. New automatic tools were developed which give new insights to this field of study