Géophysique spatiale de l'environnement nordique et variabilité climatique

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Depuis les 50 dernières années, l’environnement nordique au Canada (>48 deg.N) est le siège de changements observables de plus en plus marqués, liés au réchauffement climatique global. Parmi ceux-ci, la diminution printanière de la couverture neigeuse, la modification du cycle gel/dégel de surface, en particulier dans les zones de pergélisol, et l'augmentation des zones arbustives pourraient avoir des effets de rétroaction majeurs sur le climat. Les interactions neige-arbustes favorisant l’accumulation de la neige et rendant le manteau neigeux plus isolant (car moins dense) pourraient accélérer la fonte du pergélisol, et ainsi libérer des quantités phénoménales de CO2 du réservoir de carbone actuellement gelé dans le sol. L'objectif général de mon programme de recherche est de quantifier ces changements de surface pour mieux comprendre les processus en cause qui sont encore peu ou mal traités dans les schémas de surface de modèles climatiques. Le manque crucial de stations météo des régions nordiques, le problème de la variabilité des paramètres analysés, ainsi que celui de l'intégration spatiale de leurs interactions font de la télédétection satellite un outil privilégié pour suivre leur évolution à l’échelle spatiale des modèles climatiques. Le développement de nouvelles méthodes d'extraction et d'analyse des paramètres bio-géophysiques de surface, à partir des observations spatiales, constitue l'axe de recherche essentiel de mon programme. Les projets s'articulent autour de 3 paramètres et visent à documenter, quantifier et combiner leur évolution spatio-temporelle en relation avec les changements climatiques actuels et récents: 1) température de surface et couche active de surface (épaisseur de fonte du sol en été) en zone de pergélisol; 2) couvert nival : variations du cycle saisonnier et du manteau (densité) toundra vs taïga; 3) interactions neige-végétation (taïga et toundra) effet d'isolation. La méthodologie s'appuie sur l'exploitation, validée par des mesures au sol, des archives satellitaires disponibles (35 ans pour les données micro-onde) (MODIS, AMSR, SSM/I, QuikScat, Windsat, SMOS, Aquarius) et futurs (SMAP, NPOESS, Sentinelle). L'originalité du programme repose sur la synergie qu’entraine la mesure dans différents domaines spectraux (solaire, thermique et micro-ondes multifréquences), la modélisation du transfert radiatif dans la neige et la canopée validée à partir de notre ensemble unique de radiomètres au sol à différente fréquences, et sur l'assimilation des paramètres mesurés dans un schéma de surface de modèle climatique. Cette recherche contribuera à mieux comprendre l'impact et les rétroactions du réchauffement climatique actuel et anticipé. Cette connaissance est nécessaire à l'amélioration des stratégies d'aménagement et de gestion des ressources (forêt boréale, hydroélectricité, ressource en eau, infrastructure sur le pergélisol).