Lors de l'étude du changement climatique, c'est souvent un problème que fiable, des données comparables ne remontent qu'à quelques décennies. Les séries chronologiques longues sont très demandées, surtout quand il s'agit de la cryosphère terrestre, constitué de glaciers, glace et sol gelé.

Les anciennes images peuvent être converties en données géophysiques utiles. Luc Girod a développé des méthodes pour y parvenir. Cela permet aux chercheurs de mieux comprendre les processus dans la cryosphère, ce qui est crucial pour la capacité de prédire et de projeter les effets du changement climatique futur.

"Les gens de la communauté géoscientifique sont très excités quand nous leur disons que nous avons trouvé une vieille archive de photos, traité les informations contenues dans les images, puis leur présenter les données, " dit le photogrammètre français Luc Girod, qui a récemment soutenu son doctorat. thèse à l'Université d'Oslo sur la télédétection de la cryosphère.

« Il n'est pas toujours nécessaire d'avoir de très bonnes données pour dire qu'un glacier ne va pas bien. Mais pour comprendre précisément comment et pourquoi, tu as besoin de plus, de meilleures données et de regarder plus loin dans le temps."

Depuis qu'il est enfant, Luc Girod est attiré par les voyages, cartes et cartographie. Il a étudié pour un diplôme d'ingénieur à l'Institut Géographique National près de Paris. A la fin de la première année, il a été envoyé dans le sud de la France pour faire des travaux de terrain en photogrammétrie, qui est la science de faire des mesures à partir de photographies. Un an plus tard, en 2012, il a opté pour un endroit plus froid lorsqu'on lui a demandé de trouver sa propre place pour un stage international.

"Je n'aime pas le temps chaud, J'ai donc tracé une ligne sur la carte au nord du Danemark. J'ai envoyé un e-mail à l'Université d'Oslo, et a obtenu une réponse positive d'Andreas Kääb, qui – deux ans plus tard – est devenu mon doctorat. superviseur."

Secrets forcés de pierres

A sa première arrivée, Luc Girod a été chargé d'étudier les informations sur les photos des étranges cercles rocheux du Svalbard, appelés cercles triés. Les photos traînaient depuis quelques années, en attente de quelqu'un disposé à traiter les informations contenues dans les images.

Girod s'est chargé de la tâche et a réussi à donner du sens aux données, révélant certains des secrets des cercles triés du Svalbard. Il rentre ensuite en France et termine sa maîtrise.

Il s'est spécialisé dans trois domaines au sein des sciences géographiques; photogrammétrie, télédétection, et la géodésie, qui mesure et comprend la forme et la géométrie exactes de la Terre.

Plus tard, il a appris que le département de géosciences de l'université d'Oslo avait obtenu un financement du Conseil européen de la recherche pour un projet visant à améliorer la façon dont nous mesurons les changements de masse des glaciers de montagne. Le projet a été établi pour quantifier les liens entre les changements des glaciers de montagne et le niveau des mers. Il impliquait un certain nombre de technologies de télédétection et de modélisation. Il s'est avéré être le thème parfait pour la thèse de doctorat de Luc Girod.

L'ancien satellite livre toujours

ASTER est un satellite américano-japonais lancé par la NASA en 1999.

"La technologie sur un satellite est généralement déjà obsolète lorsqu'ils le lancent, car il doit être prouvé et fiable, les systèmes d'ASTER ont donc été conçus dans les années 1980. D'autre part, il est toujours opérationnel et il prend des photos stéréo. Il y a deux télescopes pointant vers la Terre à des angles différents, ce qui signifie que nous obtenons des ensembles de deux images légèrement différentes de la même zone. C'est important pour moi, car avoir deux images est essentiel pour la photogrammétrie."

Les images ASTER fournissent le même type de données et d'images, avec une qualité constante, remontant à 2000. Cela permet aux scientifiques d'observer l'évolution des glaciers pendant près de 20 ans. Les images couvrent presque toute la Terre, comprenant tout le Svalbard et presque tout le Groenland, mais les données ne peuvent être acquises que lorsqu'il n'y a pas de couverture nuageuse et de soleil.

Luc Girod s'est concentré sur l'étude des changements d'altitude sur les glaciers de montagne.

Les séries chronologiques d'élévation sont difficiles à obtenir. Principalement, l'altitude ne change pas, il a donc rarement été surveillé. Il n'y a que quelques facteurs qui provoquent de grands changements d'altitude, y compris les glissements de terrain, éruption volcanique et changements glaciaires.

"L'une des raisons qui m'ont intéressé aux images ASTER est que, bien que la NASA ait déjà créé des modèles d'élévation il y a de nombreuses années, leur précision n'était que de 30 mètres. À l'époque, bien que, c'était assez bon - et bien meilleur que tous les autres modèles d'élévation qui existaient. J'ai vu une mine d'or d'informations. Nous avions juste besoin de meilleures méthodes de traitement pour le récolter correctement. J'ai donc eu accès aux données d'origine d'ASTER, et construit une chaîne de traitement à partir de zéro en utilisant de nouvelles méthodes, " il explique.

Les vibrations dans le satellite lourd et compliqué étaient l'un de ses défis, conduisant à des images déformées. Girod a ainsi développé une méthode pour mesurer les vibrations, et les prendre en compte lors du traitement des images. Le résultat est une série d'images avec une précision de trois mètres. En d'autres termes, dix fois mieux que ce qui existait jusqu'à présent.

"Nous avons réussi à obtenir de très bonnes informations sur le changement d'altitude. Nous travaillons maintenant sur des moyens d'utiliser ces informations dans les applications. Et nous espérons publier bientôt un article sur le changement d'altitude dans toute la Scandinavie et le Svalbard. Ce sera une vue d'ensemble d'une grande surface pendant une longue période de temps."

Anciennes photos aériennes du Svalbard

Jusqu'aux années 1930, il y avait très peu de cartographie de l'archipel du Svalbard. En 1936 et 1938, l'Institut polaire norvégien a utilisé des avions pour photographier les îles avec leurs montagnes et leurs glaciers. Ce fut une percée pour les nouvelles technologies à l'époque et a constitué la base de toutes nouvelles cartes contenant des informations inconnues jusqu'alors.

Il y a quelques années, l'Institut polaire norvégien a scanné toutes les photos de 1936 et 1938, et ils peuvent être consultés sur leur site Web. Luc Girod a pensé que c'était une bonne idée de se plonger dans cette archive de près de 4000 photos et de vérifier ce qu'il pouvait en tirer.

"La plupart de ces photos sont vraiment jolies. Elles ont été prises du côté de l'avion, vous obtenez ainsi une vue latérale ou oblique. Normalement, en photogrammétrie, les photos sont prises directement. Avec la technologie et les méthodes disponibles de l'époque, il était logique de procéder ainsi. Mais cela nous a rendu plus difficile le traitement des images. Nous avons dû apprendre au logiciel à ignorer le ciel et d'autres informations non pertinentes. Surtout au début, il a fallu beaucoup de manipulations manuelles pour filtrer les données qui n'étaient pas pertinentes. Ensuite, nous avons trouvé une méthode pour automatiser une partie du traitement, et nous avons fini par avoir une couverture plus ou moins complète de certaines parties du Svalbard, comme Brøggerhalvøya - où se trouve New Ålesund."

Au lieu d'avoir des données sur les glaciers remontant aux années 1990, la communauté géographique dispose désormais de données remontant aux années 1930.

"Même si les données ne sont pas toujours parfaites et que des détails manquent, la précision globale est raisonnable. Et il y a tellement de changements de 1936 à aujourd'hui que nous sommes capables de raconter une histoire qui n'a jamais été racontée auparavant. Et nous avons eu des réactions d'autres scientifiques qui considèrent cela comme une révélation."

Beaucoup d'informations

La méthode de Girod pour traiter les informations des anciennes photos peut être utile pour plusieurs autres zones géographiques. Les photos aériennes du Groenland et les photos au sol des Alpes ne sont que deux exemples.

"Il y a tellement de vieilles photos qui n'ont pas été traitées. Il s'agit juste de les retrouver. Dans certains cas, ils ont même été scannés, mais pour la visualisation - pas pour la science, nous devons donc revenir aux originaux. Il y a encore beaucoup de travail à faire sur les archives du Svalbard. Nous avons traité moins de 200 photos, donc il y en a des milliers d'autres."

Girod envisage que ses méthodes peuvent être utiles pour d'autres domaines d'application que les glaciers, comme documenter l'évolution des forêts et des volcans au fil du temps.

Ancienne technologie et anciennes données

« Développer de nouvelles technologies est bien sûr extrêmement important. Mais nous ne devons pas oublier que les anciennes technologies et les anciennes données peuvent également être extrêmement utiles. Dans de nombreux cas, il n'est pas pertinent d'étudier seulement comment les choses ont évolué ces deux dernières semaines. Vous avez besoin de perspectives plus longues. Lorsque vous travaillez sur le changement climatique, tout est à long terme!"

"Parfois, vous savez que d'anciennes données existent, mais vous ne savez pas où le trouver. Parfois, vous ne savez même pas que les données existent, mais peut être chanceux de tomber dessus dans le sous-sol d'un institut géographique ou de quelque archive privée. Il y a eu des découvertes surprenantes au cours des dernières années, nous avons donc clairement besoin de méthodes pour utiliser les données contenues dans d'anciennes photos et d'autres sources."

Les méthodes modernes de photogrammétrie impliquent un traitement d'image automatisé pour transformer les images en informations utilisables. Tout est question de géométrie.

"Je m'intéresse à la forme des choses. Connaître la géométrie des objets à plusieurs moments est un facteur clé dans tout, de la glaciologie aux voitures autonomes."