Publications
Yves Bühler, Marc Christen, Julia Kowalski, Perry Bartelt (2011):
Sensitivity of snow avalanche simulations to digital elevation model
quality and resolution. Annals of Glaciology 52(58), pp. 72-80.
Bühler,
Y.; Christen, M.; Margreth, S. & Bartelt, P. (2010): Simulation und
Visualisierung von Lawinen im dreidimensionalen alpinen Gelände. Geomatik Schweiz, 108, 410 - 413
Bühler,
Y.; Hüni, A.; Christen, M.; Meister, R. & Kellenberger, T. (2009):
Automated detection and mapping of avalanche deposits using airborne
optical remote sensing data. Cold Regions Science and Technology, 57, 99 - 106
Christen,
M.; Kowalski, J. & Bartelt, P. (2010): RAMMS: Numerical simulation
of dense snow avalanches in three-dimensional terrain. Cold Regions Science and Technology, 63, 1 - 14
Dozier, J.; Green, R; Nolin, A. & Painter, T. (2009): Interpretation of snow properties from imaging spectrometry. Remote Sensing of Environment, 113, 25 - 37
Lehning, M.; Voelksch, I.; Gustafsson, D.; Nguyen, T.; Staehli, M. & Zappa, M. (2006): ALPINE3D: a
detailed model of mountain surface processes and its application to snow
hydrology. Hydrological Processes, 20, 2111 - 2128
Schweizer,
J.; Kronholm, K.; Jamieson, J. & Birkland, K. (2008): Review of
spatial variability of snowpack properties and its importance for
avalanche formation. Cold Regions Science and Technology, 51, 253 - 272
Warren, S. (1982): Optical properties of Snow. Reviews of Geophysics and Space Physics, 20, 67 - 89
Links
Télédétection - Pour voir les choses de haut
Les capteurs de télédétection embarqués sur des avions ou
des satellites peuvent colleter des données continues sur de grandes surfaces,
même dans des régions accidentées. Ces caractéristiques en font des outils
précieux pour l'étude des conditions nivologiques et des dangers naturels.
Les instruments de télédétection peuvent être répartis en trois groupes :
Les capteurs optiques (passifs) mesurent la lumière du soleil réfléchie par la surface terrestre
dans différentes longueurs d'onde, et peuvent ainsi collecter d'intéressantes
informations sur les propriétés chimiques et physiques superficielles des
objets. De telles données sont en général relativement simples à interpréter,
avec une très haute résolution spatiale. Cependant, ces capteurs ne voient pas
à travers les nuages et ne peuvent donc être mis en œuvre par mauvais temps.
Les capteurs radars (actifs) envoient des ondes radio et mesurent la proportion réfléchie par
la surface terrestre. Ces ondes peuvent traverser les nuages, et collecter des
données par ciel couvert. De plus, les grandes longueurs d'onde pénètrent
également dans les matériaux comme la neige, et livrent ainsi des informations
importantes sur les couches plus profondes. Cependant, les données radars sont
relativement difficiles à interpréter, et il est indispensable de poursuivre
les recherches dans ce domaine.
Les capteurs LiDAR (actifs) envoient des ondes dans la plage visible ou proche infrarouge du
spectre électromagnétique, et mesurent le temps nécessaire pour l'aller-retour
jusqu'au sol. Ceci permet de constituer des modèles très précis de la surface
du terrain. Cette technologie ne peut être mise en oeuvre que depuis les avions
et hélicoptères ; elle est donc limitée à de petites zones.
Le SLF utilise la télédétection entre autres pour les
applications et thèmes de recherche suivants :
Modèles
numériques de terrain
DEM (Digital Elevation Models ou modèles numériques de
terrain) et DSM (Digital Surface Models ou modèles numériques de surface) sont
la base de la simulation des mouvements de masse tels que les avalanches, les
coulées de boue ou les chutes de pierres avec le modèle RAMMS (Christen et
coll. 2010) et pour beaucoup d'autres applications de recherche. Nous étudions
différentes technologies pour la constitution de modèles précis de terrain en haute montagne comme LiDAR ou la corrélation photogrammétrique. Sur les
sites d'essai alpins de Wannengrat, Davos et Dorfbach, vallée de Zermatt nous
testons différentes méthodes pour créer des modèles de terrain, et vérifions
leur précision. Nous étudions également les effets de la qualité et de la
résolution de ces modèles sur les résultats des simulations (Bühler et coll.
2011).
Cartographie
des avalanches
Les informations actualisées sur les déclenchements
d'avalanche sont essentielles pour la prévision et la recherche. Après des événements
extrêmes comme ceux de l'hiver 1999, des capteurs de télédétection peuvent
être mis en œuvre pour cartographier les phénomènes sur des surfaces étendues.
Ce sont surtout la distance d'écoulement, les zones de départ et les hauteurs
de dépôt qui présentent un grand intérêt. Les nouveaux procédés de
reconnaissance automatique des cônes d'avalanches permettent de dépouiller
rapidement et efficacement ces quantités énormes de données (Bühler et coll.
2009). Ces informations sont également importantes pour l'évaluation et
l'étalonnage des modèles de dynamique des avalanches.
Variabilité à
petite échelle de l'épaisseur du manteau neigeux
Les informations sur la hauteur de neige et sa
variabilité spatiale sont fondamentales pour de nombreuses applications en
recherche nivologique, notamment pour les études sur la formation des
avalanches ou la répartition de la neige (Schweizer et coll. 2008) ainsi que
pour l'hydrologie (Lehning et coll. 2006). Aujourd'hui, la hauteur de neige est
mesurée surtout ponctuellement par les stations automatiques ou par des
observateurs. Cette approche ne permet pas d'appréhender les variations
spatiales en terrain montagneux. Nous testons des méthodes de télédétection
pour la collecte continue des hauteurs de neige sur des grandes surfaces, et
évaluons leur potentiel pour les intégrer dans des prestations déjà existantes
comme les prévisions d'avalanche ou les prévisions de débit de fonte.
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Représentation tridimensionnelle de la hauteur de neige,
issue de données scanner par avion dans la région de Wannengrat, Davos GR.
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Cartographie
des types de neige
La réflexion des rayons du soleil dans le proche
infrarouge dépend fortement des caractéristiques de la neige, notamment la
taille des grains (Warren 1982). La neige ancienne à gros grains et la neige
humide apparaissent beaucoup plus sombres sur l'image que la neige soufflée à
grains fins. C'est pourquoi des instruments de télédétection optique peuvent
être utilisés pour différencier différents types de neige (Dozier et coll.
2009). Nous testons l'adéquation des capteurs embarqués sur des avions ou
satellites pour la cartographie des types de neige.
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Le même secteur enneigé, tel que nos yeux le voient, et
tel que le capteur l'analyse dans le proche infrarouge (invisible pour nous).
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