Mesures hydronivologiques par géoradar

Contexte

L'équivalent en eau de la neige (EEN) indique la quantité d'eau stockée dans la neige, paramètre important pour la prévision des crues et pour l'exploitation hydroélectrique entre autres. Pour les études hydrologiques, les indications sur l'EEN sont souvent plus importantes que les mesures de la hauteur de neige. Cependant les mesures de l'EEN ne sont pas forcément très simples. Même s’il suffit parfois de quelques minutes pour une mesure manuelle, cela peut aussi prendre plusieurs heures. La neige se répartissant de manière complexe en terrain montagneux, de nombreuses mesures sont nécessaires pour déterminer les quantités de neige variables aussi bien dans l'espace que dans le temps. Des méthodes efficaces de mesure de l'EEN présentent donc un grand intérêt pour la recherche hydronivologique.

Approche du projet

Avec le géoradar (RPS, radar à pénétration de sol), il est possible de mesurer des caractéristiques nivologiques permettant d'estimer l'EEN. L'avantage du RPS réside dans le fait que des centaines de mesures peuvent être réalisées aussi vite qu'une seule mesure traditionnelle. Par contre, le dépouillement des mesures RPS n'est pas toujours simple, surtout quand la neige est totalement humide. Dans le cadre de ce projet, la mise en œuvre de technologies RPS pour obtenir les mesures EEN les plus efficaces possible a été optimisée. Pour ceci, différentes configurations du système ont été testées et des processus de traitement améliorés ont été développés.

Systèmes RPS et procédures de mesure

Pour ce projet, nous utilisons un système RPS ProEx de MALÅ avec des antennes séparables qui travaillent dans des fréquences de 400 et 1300 MHz. Des systèmes de ce type permettent le test de différentes géométries d'antennes et configurations. Un système porteur s'inspirant des traineaux d'expédition a été développé pour des mesures mobiles sur le terrain. Afin de réduire le poids et les coûts, un montage a été élaboré pour se limiter à quatre antennes : on dispose deux antennes en émission et deux antennes en réception de manière à obtenir quatre paires à des distances différentes. Cette procédure est utilisable lorsque la teneur en eau liquide est faible, ou connue. Si l'humidité de la neige est variable ou inconnue, une cinquième paire d'antennes est nécessaire, et ses mesures sont traitées en considérant la modification de fréquence du signal radar. Cette dernière permet, en conjonction avec les données des quatre autres antennes, de déterminer en outre le contenu en eau liquide de la neige. Les caractéristiques de la neige mesurées avec le RPS ont été comparées aux mesures manuelles au cours de nombreuses campagnes. Le système RPS atteint aujourd'hui une précision comparable à celle des mesures manuelles.

Mise en œuvre du système

Le système RPS a déjà été utilisé au cours de plusieurs projets de recherche, et livre des données précieuses qui n'auraient pu être obtenues que par des mesures manuelles longues et coûteuses.