Glaciers

Glaciers

Présentation & objectifs

Le groupe d’experts Glaciers regroupe des équipes du CesbioIGECNRM (CEN) et Legos. Ensemble, ces équipes développent des produits relatifs aux glaciers et à leur évolution par télédétection spatiale.

Les équipes participantes sont reconnues nationalement et internationalement pour leur maîtrise des différents aspects liés la télédétection des propriétés des glaciers.

Variables & Produits

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La ligne d’équilibre glaciaire représente l’endroit sur le glacier auquel le bilan de masse de surface est nul. Elle délimite donc, à l’amont, la zone d’accumulation (où le bilan de masse est positif) et, à l’aval, la zone d’ablation (où le bilan de masse est négatif). D’une année à l’autre, en fonction des conditions climatiques, l’altitude de la ligne d’équilibre varie. Connaitre son altitude chaque année et documenter sa variabilité temporelle nous renseigne donc sur les conditions climatiques et leur évolution. Le produit Altitude de la ligne d’équilibre glaciaire annuelle est mesuré en fin de période d’ablation pour l’ensemble des glaciers à l’échelle régionale par télédétection spatiale optique. Les caractéristiques du produit sont :

  • Données satellitaires sources : Sentinel‐2, Landsat‐5/8, ASTER, SPOT‐6/7
  • Données : 2000-2016
  • Couverture : Alpes européennes
Évolution de la ligne de neige sur le Glacier Blanc (massif des Écrins, France) au cours de la saison estivale 2016, entre le 6 juillet et le 12 octobre. Pour faciliter l’identification de la ligne de neige on a utilisé une combinaison des bandes spectrales : vert, proche infrarouge et infrarouge moyen faisant apparaître la glace en bleu foncé, la neige en bleu très clair, et le substratum rocheux ainsi que la végétation dans des couleurs plus naturelles (vert et marron respectivement). Les images illustrées ont été acquises par les satellites LANDSAT-8 (*) et Sentinel-2 (+). L’altitude maximale atteinte par la ligne de neige est utilisée comme indicateur de l’altitude de la ligne d’équilibre glaciaire ; dans cet exemple, elle est atteinte entre le 2 et le 8 septembre. Illustration issue de la thèse de doctorat de Lucas Davaze (2019, http://www.theses.fr/2019GREAU022)

Licence

Ressources

Bibliographie

Davaze, L., A. Rabatel, A. Dufour, R. Hugonnet, Y. Arnaud. 2020. Region-wide annual glacier surface mass balance for the European Alps from 2000 to 2016. Frontiers in Earth Science, Cryospheric Sciences, doi: 10.3389/feart.2020.00149

Antoine Rabatel

Antoine Rabatel
Univ Grenoble Alpes, CNRS, IRD | IGE
Contributions FR

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Le produit Changement d’altitude des glaciers (et du terrain non-englacé voisin) couvre l’ensemble des 220 000 glaciers répartis dans l’ensemble des massifs englacés du globe. Les changements d’altitude sont distribués à une résolution horizontale de 100 m par 100 m et en taux annuel pour les périodes de 5 ans couvrant 2000–2004, 2005–2009, 2010–2014 et 2015–2019, les périodes de 10 ans couvrant 2000–2009 et 2010–2019 ainsi que la période complète de 20 ans couvrant 2000–2019.

Les glaciers cartographiés sont basés sur l’inventaire du Randolph Glacier Inventory 6.0. L’estimation de changement d’altitude de surface provient de séries temporelles calculées par régressions gausiennes (Gaussian Process regression) en utilisant les observations d’altitude de nombreux Modèles Numériques de Terrain (MNTs). L’essentiel des MNTs sont générés et corrigés en utilisant l’imagerie stéréo de l’Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER), produit [ASTL1A]. Les MNTs des archives de l’ArcticDEM et du Reference Elevation Model of Antarctica, provenant d’imagerie des satellites WorldView et GeoEye, permettent de compléter les données ASTER dans les régions polaires. Les données topographiques de SPOT-6 et -7, Pléiades, Lidar, ICESat et de la mission Opération Ice Bridge sont quant à elles utilisées pour la validation et l’estimation des incertitudes. 

Carte des changements d’altitude des glaciers islandais entre janvier 2000 et décembre 2019. Des données similaires sont disponibles pour l’ensemble des grandes régions glaciaires sur Terre.

Licence

Ressources

Bibliographie

Hugonnet, R., McNabb, R., Berthier, E., Menounos, B., Nuth, C., Girod, L., Farinotti, D., Huss, M., Dussaillant, I., Brun, F., and Kääb, A.: Accelerated global glacier mass loss in the early twenty-first century, Nature, 2021. DOI : 10.1038/s41586-021-03436-z

Romain Hugonnnet
LEGOS
ResearchGate
@R.Hugonnet

Étienne Berthier
LEGOS
@e.berthier
ResearchGate

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Le produit Distribution des épaisseurs de glace couvre l’ensemble des glaciers répartis dans les différents massifs englacés du globe. Les épaisseurs de glace ont été estimées à partir de mesures de vitesses d’écoulement en surface (cf. produit « vitesse d’écoulement de surface des glaciers ») et d’un modèle numérique de surface des glaciers. Les épaisseurs de glace sont distribuées à une résolution horizontale de 50 m et sont représentatives de la décennie 2010-2020.

 Carte de la distribution des épaisseurs de glace de la calotte « Académie des Sciences » située sur l’Ile de Komsomolets dans l’Arctique russe. Des données similaires sont disponibles pour l’ensemble des grandes régions glaciaires sur Terre
Carte de la distribution des épaisseurs de glace de la calotte « Académie des Sciences » située sur l’Ile de Komsomolets dans l’Arctique russe. Des données similaires sont disponibles pour l’ensemble des grandes régions glaciaires sur Terre

Licence

Ressources

Bibliographie

Millan, R., Mouginot, J., Rabatel, A., & Morlighem, M. Ice velocity and thickness of the world’s glaciers. Nature Geoscience, (2022) doi: 10.1038/s41561-021-00885-z

Abrams, M., Crippen, R. & Fujisada, H. ASTER Global Digital Elevation Model 590 (GDEM) and ASTER Global Water Body Dataset (ASTWBD). 12 (2020).

DLR, German Aerospace Center. TanDEM-X – Digital Elevation Model (DEM) – Global, 90m. 592 (2018) doi:10.15489/JU28HC7PUI09.

Porter, C. et al. ArcticDEM. (2018) doi:10.7910/DVN/OHHUKH.

Millan, R., Rabatel, A. Un premier atlas mondial pour estimer les volumes d’eau des glaciers, The Conversation, 7 février 2021.

Romain Millan
Université Grenoble Alpes, CNRS, IRD | IGE
@R. Millan 

Jérémie Mouginot

Jérémie Mouginot
Université Grenoble Alpes, CNRS, IRD | IGE
@J.Mouginot

Antoine Rabatel

Antoine Rabatel
Univ Grenoble Alpes, CNRS, IRD | IGE
Contributions FR

Mathieu Morlighem
Dartmouth College, Hanover, USA
@M.Morlighem

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Le programme PGO couvre 141 sites de glaciers répartis sur l’ensemble du globe avec des acquisitions ciblées généralement à la fin de la saison de fonte. La collection comprend des modèles numériques de surface (MNS) à très haute résolution spatiale (0,5 m), des cartes de changements d’altitude (dZ) et des ortho-images. Les premières campagnes PGO ont eu lieu en 2016 dans l’hémisphère Nord et début 2017 dans l’hémisphère Sud. Depuis 2021 dans l’hémisphère Nord et 2022 dans l’hémisphère Sud, le PGO est entré en mode revisite. Chaque site est à nouveau imagé, ce qui permet de produire des cartes de différence d’altitude pour chaque glacier tous les cinq ans.
Les produits sont organisés en 3 collections:

– Collection PGO-DSM: MNS à une distance d’échantillonnage spatial au sol de 2 m et 20 m. Pour le processus photogrammétrique, Ames Stereo Pipeline (Beyer & al., 2018[1]) est utilisé avec les paramètres de traitement de Marti & al., 2016[2] pour l’appariement par blocs -BM- et de Deschamps & al., 2020[3] pour l’appariement semi-global -SGM.
– Collection PGO-Ortho: Ortho-images de résolution spatiale 0,5 m (panchromatique) et 2 m (multispectrale),
– Collection PGO-dZ: Cartes des variations d’altitude à 2 m et 20 m de distance d’échantillonnage au sol, dérivées de l’alignement et de la correction des biais des MNS acquis à environ 5 ans d’intervalle. Le détail des corrections et de la précision sont disponibles dans Berthier & al., 2024[4].

Licence Les produits MNS et dZ sont sous licence open source Creative Commons License – Attribution Non Commercial 4.0 International (CC-BY-NC 4.0) Creative Commons License – Attribution Non Commercial 4.0 International .
Les produits ortho-images sont sous licence. Les utilisateurs doivent contacter dinamis@cnes.fr pour demander l’accès.

Ressources

Bibliographie

  • Beyer, A.R., Alexandrov, O., McMichael, S., (2018).The Ames Stereo Pipeline: NASA’s open source software for deriving and processing terrain data Earth and Space Science, 5(9), 537–548 , HTML
  • Marti, R., Gascoin, S., Berthier, E., de Pinel, M., Houet, T., Laffly, D., (2016). Mapping snow depth in open alpine terrain from stereo satellite imagery, The Cryosphere, 10(4), 1361–1380 doi:10.5194/tc-10-1361-2016, HTML
  • Deschamps-Berger, C., Gascoin, S., Berthier, E.,Deems, J., Gutmann, E., Dehecq, A.,Shean, D., Dumont, M.,(2020). Snow depth mapping from stereo satellite imagery in mountainous terrain: evaluation using airborne laser-scanning data, The Cryosphere, 14(9),2925–2940 https://doi.org/10.5194/tc-14-2925-2020, HTML
  • Berthier, E., Lebreton, J., Fontannaz, D., Hosford, S., Belart, J. M. C., Brun, F., Andreassen, L. M., Menounos, B., and Blondel, C.,(2024). The Pleiades Glacier Observatory: high resolution digital elevation models and ortho-imagery to monitor glacier change, EGUsphere, 1-25 https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-250, HTML

Étienne Berthier
LEGOS
@e.berthier
ResearchGate

[DOI] [Portail thématique en création]

Le produit Vitesse d’écoulement de surface des glaciers couvre l’ensemble des glaciers répartis dans les différents massifs englacés du globe. Les vitesses sont distribuées à une résolution horizontale de 50 m et sont représentatives de la période 2015-2021.

Carte des vitesses d’écoulement des glaciers s’écoulant du champ de glace patagonien sud (2017-2018). Des données similaires sont disponibles pour l’ensemble des grandes régions glaciaires sur Terre.

Licence

Ressources

Bibliographie

Millan, R., Mouginot, J., Rabatel, A., Jeong, S., Cusicanqui, D., Derkacheva, A., & Chekki, M. (2019). Mapping surface flow velocity of glaciers at regional scale using a multiple sensors approach. Remote Sensing11(21), 2498.

Millan, R., Mouginot, J., Rabatel, A., & Morlighem, M. Ice velocity and thickness of the world’s glaciers. Nature Geoscience, (2022) doi: 10.1038/s41561-021-00885-z

Millan, R., Rabatel, A. Un premier atlas mondial pour estimer les volumes d’eau des glaciers, The Conversation, 7 février 2021.

Rabatel, A., E. Ducasse, R. Millan, J. Mouginot. 2023. Satellite-derived annual glacier surface flow velocity products for the European Alps, 2015-2021. Data, 8(4), 66. https://doi.org/10.3390/data8040066

Antoine Rabatel

Antoine Rabatel
Univ Grenoble Alpes, CNRS, IRD | IGE
Contributions FR

Services & algorithmes

DSM-OPT | CALCUL DE MODÈLES NUMÉRIQUES DE SURFACE À PARTIR D’IMAGES STÉRÉO/TRI-STÉRÉO PLÉIADES

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