Précision de l’estimation de l’équivalent en eau de la neige obtenue avec la sonde SNOWPOWER au Québec (Canada)

Precision of estimated Snow Water Equivalent (SWE) derived from the new sensor SNOWPOWER in Québec (Canada)

Résumé

Cet article présente la précision obtenue pour l’estimation de l’Équivalent en Eau de la Neige (ÉEN) et de sa Teneur en Eau Liquide (TEL) avec une nouvelle sonde surnommée la sonde ‘SNOWPOWER’. Cette dernière mesure la constante diélectrique de la neige le long d’un câble coaxial plat de 10 à 20 m dans deux fréquences, soit une haute fréquence à l’aide d’un réflectomètre dans le domaine temporel (‘Time Domain Reflectometry’ TDR) et une basse fréquence au moyen d’un analyseur d’impédance. Ces deux mesures permettent de déterminer simultanément la densité de la neige et sa TEL. La méthodologie originale proposée permet, en plus, d’extraire la hauteur de la neige des données haute fréquence et par conséquent fait aussi de la sonde un outil d’estimation de ÉEN. Cet article présente les résultats d’une année d’expérimentation, l’hiver 2003-2004, dans une parcelle agricole localisée au sud de la ville de Québec au Canada (48°28'12" N, 71˚10'48"W). Les valeurs estimées dérivées de la sonde sont comparées à des mesures manuelles des propriétés de la neige. Les résultats montrent une bonne estimation de la TEL (0.40% volumique) et de l’ÉEN (14.07 mm). Cependant, nous soulignons dans cette étude l’importance du choix adéquat de la basse fréquence ainsi que du choix de l’algorithme d’extrapolation des températures dans la précision de l’estimation. Enfin, nous discutons de l’apport potentiel des données de densité de la sonde pour la cartographie de l’ÉEN à partir des données radar satellite et du modèle EQeau.

Abstract

This paper is about the accuracy gotten to determine the Snow Water Equivalent (SWE) and the snow moisture using a new in situ sensor, the ‘SNOWPOWER’ probe. This sensor can estimate simultaneously the snow density and the snow moisture by measuring the dielectric constant of the snow at low and high frequencies along a 10 to 20-m long flat-band cable. The high frequencies signal is measured with a Time Domain Reflectometer (TDR), the low frequencies signal is measured with an impedance analyser. The proposed original methodology allows also to extract the snow height and then to use the sensor for SWE estimation. This paper gives the results of one experimental season, the winter 2003-2004, in a agricultural field located near Québec City in Canada (48°28'12" N, 71˚10'48"W). The estimated derived from the new automatic sensor are compared with manual measurements of the snow properties. The results show a good estimation of the snow liquid water content (0.40% volumetric) and the SWE (14.07 mm). However, results show the importance of the selection of the low frequency and of the algorithm for the snow temperature extrapolation for the accuracy of the estimation. Finally, we discuss the integration of the sensor’s densities to the EQeau model for mapping the SWE using radar satellite data.