Simulation de la rétrodiffusion de la calotte polaire Antarctique observée par un altimètre radar Pascal Lacroix², Monique Dechambre¹, Benoit Legrésy², Frédérique Rémy² ¹Centre d’Etude des Environements Planétaire et Terrestre (CETP), Vélizy ²Laboratoire d’Etude en Géophysique et Océanographie Spatiale (LEGOS), Toulouse

Introduction Connaissance relief de l’Antarctique Mauvaise connaissance des caractéristiques du sous-sol. (densité, taille grains de neige, taux d’accumulation) Les données bifréquences à 3.2 et 13.6GHz de l’altimètre d’Envisat pénètrent le manteau neigeux respectivement à 100 et 10m. Idée de ce travail: regarder l’information que nous apporte cet altimètre sur la stratification. Problématique: connaître taux d’accumulation actuels et anciens sur le plateau afin de mieux comprendre la dynamique du continent.

Modélisation du manteau neigeux Hypothèses: diffusion simple changements de densité entre couches constants [Jezek, 1988] densité moyenne constante avec la profondeur sur les premiers mètres répartition de l’épaisseur des couches suit une loi normale Fig3. Modèle de manteau neigeuxFig2. Coupe verticale du manteau neigeux

Simulateur d’altimètre Un retard de phase est rajouté à la fonction d’antenne pour chaque angle de visée afin de simuler la différence de trajet dans la neige Le signal obtenu est appelé « burst » Le signal altimétrique est moyenné sur 20 bursts Convolution entre signal émis, milieu traversé, fonction d’antenne Fig4. simulateur d’altimètre

Formes d’onde obtenues Fig5. Forme d’onde simuléeFig6. Forme d’onde observée

Résultats (1) Phénomènes de résonance pour des couches d’épaisseur moyenne multiples de demi-longueur d’onde Fig7. coefficient de rétrodiffusion simulé en fonction de l’épaisseur moyenne des couches

Résultats (2) Fig8. Rétrodiffusion à 13.6 GHzFig9. Rétrodiffusion à 3.2 GHz La dynamique du coefficient de rétrodiffusion devient négligeable pour des rms supérieures à 2mm en bande Ku et 7mm en S

Résultats (3) Fig10. largeur du front de montée à 13.6 GHzFig11. largeur du front de montée à 3.2 GHz La variablité de la largeur du front de montée est très importante en S jusqu’à des rms supérieures à 1cm, et en Ku jusqu’à 2mm

Données Forte variabilité spatiale à courte échelle de la largeur du front de montée en bande S. Même comportement du coefficient de rétrodiffusion entre S et Ku Fig12. coefficient de rétrodiffusion sur la trace Fig13. largeur du front de montée sur la trace

Résumé et Perspectives Le signal étant sensible aux épaisseurs moyennes des couches, comment les restituer? Simulations Le coefficient de rétrodiffusion est très sensible à l’augmentation de la variance. Observations Même comportement du coefficient de rétrodiffusion entre S et Ku Des phénomènes de résonance apparaissent pour des épaisseurs de couches multiples de demi longueur d’onde qui peuvent expliquer la variabilité des paramètres des formes d’onde => épaisseurs des strates du manteau neigeux fortement dispersées. Observations Forte variabilité spatiale à courte échelle de la largeur du front de montée en bande S. Simulations La largeur du front de montée possède une variabilité importante en bande S, et n’est sensible à l’augmentation de la variance qu’à forte variance. => L’introduction de phénomènes d’interférence peut expliquer la variabilité spatiale du front de montée en bande S.