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Sur les lacs, les
interactions de la surface et de l'atmosphère
peuvent être influencées par la présence d'une
couche de glace. La formation de la glace lacustre a
des répercussions économiques et écologiques
importantes. Les dates d'englacement et de
déglacement des lacs se sont avérées de bons
indicateurs pour le suivi du climat dans les régions
pour lesquelles il y a peu de données. La
connaissance du moment de gel et de dégel complet
des lacs est indispensable à la compréhension de la
nature du bilan énergétique surface/atmosphère et du
cycle de l'eau dans les régions lacustres.
La couverture de glace sur un lac agit également
sur les caractéristiques chimiques de l'eau
sous-jacente, car la glace bloque les influences
atmosphériques directes et diminue considérablement
la quantité de rayonnement de courtes longueurs
d'onde d'origine solaire qui pénètre dans la couche
d'eau. L'ampleur de cette réduction dépend du type
de glace ainsi que des propriétés du manteau neigeux
sus-jacent. Ainsi, une couche de glace noire, sans
bulle, est en grande partie transparente à la
lumière solaire, tandis que la glace blanche et la
neige réfléchissent la plus grande partie du
rayonnement incident parvenant à leur surface et
limitent, par la même occasion, sa pénétration plus
en profondeur. Le rayonnement qui parvient à
pénétrer la glace contribue à augmenter la
température de l'eau. La présence d'une couche de
glace limite également les échanges gazeux entre
l'eau et l'atmosphère. Cela se traduit
habituellement par une diminution de l'oxygène
dissous dans le lac, mais aussi par une augmentation
du dioxyde de carbone, du méthane, du sulfure
d'hydrogène et d'autres gaz-traces.
Toutefois, la capture d'oxygène durant le
processus de formation de la glace peut parfois
compenser les pertes d'oxygène liées aux autres
processus. D'autres éléments comme le potassium, le
sodium et le calcium peuvent augmenter au moment de
l'englacement, mais également diminuer au moment du
déglacement. L'ensemble de ces transformations
(énergétiques et chimiques) a des répercussions pour
le biote et la productivité globale du lac. D'autres
effets associés à la formation de la glace peuvent
inclure la réduction du volume d'eau, la diminution
de la proportion de lac non gelé jusqu'au fond, une
baisse de la turbidité ou encore la réduction de la
quantité d'eau qui circule dans le lac lorsque
l'englacement ralentit ou arrête complètement l'eau
d'entrer ou de sortir du lac.
LA GLACE DE LAC ET LE CAPTEUR D'HYPERFRÉQUENCES
PASSIVE SSM/I
L'une des composantes essentielles des recherches
sur la glace de lac de CRYSYS est la détermination
de l'utilité des données-satellites hyperfréquences
passives pour extraire des informations sur les
processus inhérents à la glace de lac. Jusqu'ici,
l'essentiel des études a porté sur le Grand lac des
Esclaves, dans le nord du Canada. Les résultats ont
confirmé la possibilité de discriminer les zones
englacées des zones d'eau libre à partir des données
du capteur d'hyperfréquences spécialisé/imageur
enregistrées à la fréquence de 85 GHz. Ces résultats
témoignent du potentiel de ces données pour le suivi
de la progression de la formation et de la
décroissance de la glace sur les lacs jusqu'au gel
ou dégel complet de ces derniers.
Figure 1 : Cartographie des
températures de luminance mesurées à 85 GHz, en
polarisation horizontale, lors du passage du capteur
d'hyperfréquences spécialisé/imageur (SSM/I)
au-dessus du Grand lac des Esclaves, le 10 juin 1992
(Source : Anne Walker, Service météorologique du
Canada, Direction de la recherche climatologique.)
La figure 1 montre une cartographie des
températures de luminance du capteur hyperfréquence
spécialisé/imageur, mesurées à 85 GHz en
polarisation horizontale, durant le passage orbital
du 10 juin 1992 au-dessus du Grand lac des Esclaves.
Le secteur situé dans l'angle inférieur droit du lac
est caractérisé par de faibles températures de
luminance qui indiquent la présence d'eau libre.
Cela a été confirmé par les images NOAA-AVHRR
acquises le même jour et par des observations
visuelles à partir d'un aéronef. La variabilité
observée durant la période précédant le gel est
reliée aux conditions météorologiques au-dessus du
lac (nuages, précipitations) et l'agitation du plan
d'eau. En hiver, la température de luminance est
influencée par l'accumulation d'une couverture de
neige sur la glace. La variabilité observée durant
le printemps, avant le début de la fonte de la
glace, est liée aux changements se produisant à la
surface de la glace (comme la fonte de la neige, une
inondation) ou aux conditions météorologiques (comme
un épisode pluvieux). |
