Le printemps prochain, des chercheurs et des étudiants de l'Université du Kansas participeront à un projet utilisant un nouveau radar ultra-large bande planant sur un avion au-dessus de la Continental Divide pour mesurer la profondeur et la densité du manteau neigeux.

Parce que la neige qui s'accumule dans les montagnes Rocheuses (et d'autres bassins versants comme la Sierra Nevada) fond pour alimenter les rivières du pays, le calcul de son volume d'eau stocké est impératif pour la gestion des ressources en eau des États-Unis.

"En fin de compte, vous êtes intéressé par la quantité d'eau stockée, car elle va fondre et couler en descendant, " a déclaré David Braaten, professeur de géographie et de sciences de l'atmosphère. "Vous ne vous souciez pas seulement de l'épaisseur de la neige, mais l'équivalent neige-eau. Pour l'obtenir, vous avez besoin à la fois de la profondeur et de la densité de la neige - ces deux choses qu'un radar ultra-large bande pourra obtenir."

Braaten et un collègue de KU font partie d'un grand projet financé par la National Oceanic and Atmospheric Administration, ou NOAA, développer une technologie de télédétection pour aider à atténuer les inondations et les sécheresses.

L'institution chef de file est l'Université de l'Alabama, et le projet est dirigé par Prasad Gogineni, un ancien professeur de la KU. Des chercheurs de l'University Corporation for Atmospheric Research participent également à ce projet. KU reçoit un financement d'environ 250 $, 000 par an, être administré par le Centre de télédétection des calottes glaciaires. Les autres membres du personnel de la KU comprennent Justin Stachnik, professeur assistant de géographie et sciences de l'atmosphère, plusieurs étudiants diplômés et plusieurs étudiants de premier cycle.

"Le rôle de KU est d'aider au développement technologique en donnant accès aux installations que nous avons développées au fil des ans avec CReSIS, comme la chambre anéchoïque KU - une chambre d'essai où nous pouvons prendre un radar et l'allumer sans interférer avec les téléphones et le Wi-Fi, " dit Braaten. " Nous pouvons allumer un radar, le caractériser, et recherchez le bruit et les irrégularités avant d'aller sur le terrain. Pour le travail sur le terrain, nous fournirons des équipements qui nous aideront à valider les mesures radar. »

Braaten a déclaré que l'équipe KU aiderait à générer des produits de données, apporter une expérience de travail avec le traitement du signal pour examiner les caractéristiques géophysiques liées au manteau neigeux. Ces produits de données seront utilisés par les modèles NOAA, tels que le modèle national de l'eau, pour prévoir le ruissellement de la fonte des neiges ainsi que le potentiel d'inondation.

"Le concept d'épaisseur de neige a été testé en 2016, " at-il dit. " Cela a bien fonctionné sur un site dans le Colorado mesurant un manteau neigeux de plusieurs pieds d'épaisseur. L'obtention régulière de mesures d'épaisseur de neige dans les bassins versants critiques à différents moments de l'année est un objectif clé du projet. Aussi, la détermination de la densité de la neige est un objectif clé du projet qui sera atteint grâce aux expériences sur le terrain. Ces mesures fourniront aux modèles NOAA l'équivalent en eau liquide dans le manteau neigeux."

Selon le chercheur de la KU, les premiers essais sur le terrain du système radar pourraient être effectués sur un avion à hélices tel qu'un Twin Otter.

Le système devrait être déployé au milieu de l'hiver et à nouveau au printemps, il a dit, pour tester le système contre différentes propriétés du manteau neigeux.

"La mi-hiver est un bon moment pour évaluer la stratification et le moment des précipitations et du printemps juste au début de la saison de fonte est un moment clé, mais les conditions de neige au printemps deviennent plus difficiles pour le radar, " a déclaré Braaten.

Les chercheurs ont choisi le radar ultra large bande car la large bande passante peut pénétrer profondément dans la neige et fournir des mesures à haute résolution. La version haute altitude de ce système sera à terme capable d'imager les conditions de neige sur une large bande de part et d'autre de la trajectoire de vol, aussi mince que 3 centimètres d'épaisseur jusqu'à 2 mètres de haut.

« La large bande passante permet également d'examiner les caractéristiques de la neige, " a déclaré Braaten. " Il offre également la flexibilité nécessaire pour effectuer des mesures dans un large éventail de conditions de neige observées tout au long de l'hiver et au début du printemps, et à différentes altitudes. Certaines fréquences sont plus efficaces avec des conditions de neige particulières, ainsi, la large bande passante permet de mesurer toutes les caractéristiques du manteau neigeux que nous nous attendons à voir. »