La photographie terrestre haute résolution pour quantifier les dynamiques nivales de versants : l’exemple d’un bassin glaciaire arctique (Loven Est – Spitsberg 79°N)

High resolution ground-based digital photography for quantitative slope dynamics analysis: application to an arctic glacier basin (AustreLovén glacier – Spitsbergen 79°N)

¹ Université de Franche-Comté, CNRS UMR ThéMA
email : eric.bernard@gmail.com et madeleine.griselin@univ-fcomte.fr
² Université de Franche-Comté, CNRS UMR FEMTO-ST
email : jmfriedt@femto-st.fr
³ Université de Paris-Sud, Orsay, CNRS UMR IDES
email : christelle.marlin@u-psud.fr

Résumé

Pour comprendre le fonctionnement d’un système glaciaire, l’entrée nivologique est un élément capital. Abordé sur la zone glaciaire, il est assez aisé de quantifier l’information issue de données en télédétection et mesures in situ afin d’obtenir la fraction de couverture neigeuse ou de glace vive, nombre et surface couverte par les avalanches, reptation de la neige et autres effets dynamiques du manteau neigeux. En revanche, quantifier l’information issue des versants s’avère beaucoup plus délicat : les surfaces réelles rapportées au plan amputent une grande partie de l’information, d’autant plus que la pente est forte. Cette dernière caractéristique est capitale, puisque les versants ont des pentes moyennes supérieures à 35° et ils représentent un tiers de la superficie du bassin étudié. Dans ces conditions, la photographie au sol peut permettre d’extrapoler de l’information quantitative à partir de clichés qualitatifs.

Dans le cadre du programme Hydro-Sensor-FLOWS (2006-2010), un réseau de capteurs équipe le glacier Loven Est (5 km²), sur la côte occidentale du Spitsberg (79°N). Des stations photographiques automatiques sont spécialement instal-lées à des points stratégiques du bassin glaciaire pour en couvrir l’intégralité. La rectification pour projection orthogonale des photographies tangentielles est possible : si elle s’avère précieuse pour les zones relativement plates, elle pénalise to-talement l’approche des versants. Le présent article démontre qu’il est possible de tirer de l’information quantitative des photographies non orthorectifiées. En disposant des données nécessaires (Modèle Numérique de Terrain, coordonnées et images satellites), il est possible de déterminer des surfaces à partir de prises de vues in situ. Ce travail démontre la com-plémentarité des images zénithales et des images terrestres tangentielles pour comprendre les processus régissant la dyna-mique des versants.

Abstract

Snow input is a significant element in order to understand a glacier system behaviour. On the glacier area itself, quantifying information coming from remote and in situ sensing is easily performed thanks to the smooth and flat surface. Such quantitative processing is however more complex on the slopes, where effective areas converted to 2D projections hide a great part of the information : the steeper the slope, the larger the correction between projected area and effective area. In the present study, the mean slope angle is 35°, while slopes account for a third of the whole area of the basin.

In the frame of the Hydro-Sensor-FlOWS program (2006-2010), a network of sensors has been installed around the Aus-treLovén glacier (5 km²), on the West coast of Svalbard (79°N). Some automated digital cameras are located at strategic places of the glacier basin to cover the whole glacier. While ground based tangential picture geometrical correction is effi-cient on the flattest parts of the glacier, it becomes ineffective on the steep slopes. The present article demonstrates how quantitative information can be recovered even without geometric correction of the pictures. Using the required datasets (digital elevation models, camera coordinates and satellite imagery), in situ pictures provide the snow coverage on the slo-pes. This work demonstrates the complementary use of zenithal and tangential views in order to better understand slope dynamics.