Suivi des dépôts d’avalanches par imagerie RADAR

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Suivi des dépôts d’avalanches par imagerie RADAR haute résolution Sentinel-1

Stage de césure de M. LEFORT (ISAE-Supearo) au CNRM/CEN sous la direction de F. KARBOU et M DUMONT
Collaborations : IRSTEA (N. ECKERT, M. DESCHARTES), RTM : R. MARTIN

La localisation et l'estimation de la taille des dépôts avalancheux sont d'une grande importance pour les études sur la stabilité du manteau neigeux. Elles permettent d'évaluer et d'améliorer les modèles physiques de prévision du risque d'avalanche et ainsi de mieux identifier les zones et les périodes à risque avalancheux. A plus long terme, disposer de telles observations homogènes serait également précieux pour étudier l'évolution de l'activité avalancheuse naturelle en lien avec le changement climatique. Or, les bases de données actuelles sont principalement constituées de constations visuelles effectuées in-situ, qui malgré leur intérêt sont difficilement envisageables sur tout le territoire.

Depuis 2016, Météo-France exploite des données satellitaires haute-résolution L pour l’étude du manteau neigeux et des avalanches en particulier. Les satellites Sentinel-1, opérés par l’Agence Spatiale Européenne, permettent désormais d'observer le manteau neigeux à une résolution spatio-temporelle compatible avec la télédétection des dépôts avalancheux. Le duo Sentinel-1A (lancé en 2014) et Sentinel-1B (lancé en 2016) observe les massifs français à l'aide d'un radar à synthèse d'ouverture (SAR synthetic aperture radar) en bande C ayant une résolution spatiale au sol de 20m et une répétitivité de 6 jours. A l’endroit où s’est produit une l’avalanche, la neige présente des caractéristiques (hauteur, densité, rugosité …) différentes de celles observées aux alentours, ce qui modifie sa signature dans les mesures SAR.

Lors du stage de Maxime Lefort, des développements algorithmiques ont permis de mettre en œuvre une chaine automatique de traitement des images SAR de Sentinel-1, nommée SARAvalanches,  basée sur la distribution OTB (Orfeo ToolBox). De plus, l’algorithme de détection des avalanches a été amélioré en introduisant plusieurs fonctionnalités nouvelles et a été testé avec succès dans les Alpes et les Pyrénées. L’image ci-dessous montre un exemple de détection de dépôt d’avalanches sur le lac de Tignes validé sur le terrain.

Projection 3D du produit « dépôts d’avalanches » détectés par imagerie SAR Sentinel-1 (contours bleus) avec une image acquise le 15 mars 2017

Image de dépôt d’avalanches sur le Lac de Tignes le 19 Mars 2017

Suite à ce travail, une base de données cartographique des dépôts avalancheux est en construction (identification des événements depuis l'hiver 2014-2015). Elle offrira un atout majeur pour l'amélioration des prévisions, et notamment lors des événements de vigilance rouge ou orange.

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