Table of Contents

Les systèmes d'information géographique (SIG) sont devenus des outils indispensables pour comprendre l'un des défis environnementaux les plus pressants de notre temps : la transformation rapide des glaciers de la Terre en réponse aux changements climatiques.Ces plateformes d'analyse spatiale sophistiquées permettent aux scientifiques, aux chercheurs et aux gestionnaires environnementaux de suivre, d'analyser et de prévoir les mouvements glaciaires avec une précision sans précédent, fournissant des indications critiques sur la façon dont les paysages gelés de notre planète réagissent aux températures de réchauffement.

Les glaciers cartographient et surveillent les glaciers pour de nombreuses raisons, notamment l'évaluation des tendances climatiques mondiales et régionales, la détection des risques, l'élévation du niveau de la mer, les ressources en eau douce et la santé et la stabilité des écosystèmes. L'intégration de la technologie SIG avec la télédétection par satellite, les modèles numériques d'élévation et les données climatiques a révolutionné notre capacité de documenter et de comprendre ces changements à l'échelle spatiale, depuis les glaciers individuels jusqu'à l'ensemble des chaînes de montagnes et des calottes glaciaires.

La Fondation des SIG en glaciologie

L'utilisation du SIG pour l'analyse des données facilite la comparaison des zones cartographiées et permet la quantification du changement de glacier en calculant les changements de la longueur et de la zone du glacier. Cette capacité transforme l'imagerie satellite brute et les mesures sur le terrain en intelligences actionnables sur le comportement des glaciers et la réponse climatique.

Les plates-formes SIG modernes peuvent traiter simultanément de grandes quantités de données provenant de sources multiples, y compris des images optiques par satellite, des données radar, des modèles numériques d'élévation et des mesures au sol. Les progrès récents dans les plates-formes de calcul en nuage, comme le moteur Google Earth, ont considérablement amélioré les capacités de cartographie automatique des glaciers, et en exploitant de vastes archives d'images satellitaires, la plate-forme Google Earth Engine facilite une compréhension plus complète des impacts du changement climatique mondial sur la cryosphère.

Les exigences techniques pour la mise en œuvre de la surveillance des glaciers fondée sur les SIG sont devenues de plus en plus accessibles. Le technicien de surveillance devrait avoir une connaissance fondamentale des techniques de télédétection et être compétent dans l'utilisation des SIG, et les matériaux et équipements nécessaires comprennent des images numériques à grande échelle et géoréférencées et un poste de travail SIG.

Comprendre les mouvements glaciaires par l'analyse spatiale

Le mouvement des glaciers représente l'un des aspects les plus dynamiques de ces masses de glace, et le SIG offre de multiples approches pour suivre et analyser ce mouvement. La vitesse de surface des glaciers est une mesure de la vitesse à laquelle un glacier se déplace en descente sous l'influence de la gravité, par le biais des processus de glissement sur son lit et de déformation interne de la glace.

Mesure de la vitesse par satellite

Comprendre la dynamique des glaciers implique de surveiller leur mouvement, et les chercheurs ont développé des produits annuels de vitesse de l'écoulement de surface des glaciers pour les Alpes européennes, couvrant la période 2015-2021, et ces ensembles de données fournissent des informations précieuses sur les schémas de l'écoulement des glaciers, contribuant à une compréhension complète du comportement des glaciers en réponse aux changements climatiques.

Les méthodes traditionnelles de mesure de la vitesse des glaciers comprennent à la fois des algorithmes de suivi de l'intensité et des algorithmes de suivi des caractéristiques. Bien que la majorité des études soient basées sur des méthodes de suivi de l'intensité, plusieurs algorithmes de suivi des caractéristiques, comme SIFT (Scale-Invariant Feature Transform), SURF (Speed-Up Robust Features) ou ORB (Oriented FAST and Rotated BRIEF), ont été utilisés pour le calcul du mouvement de la glace.

Les innovations récentes dans le domaine de l'apprentissage profond ont amélioré la précision des mesures de la vitesse des glaciers, en particulier dans des conditions difficiles. L'approche de l'apprentissage profond peut être particulièrement utile dans les situations de grandes variabilités des vitesses des glaciers, pour détecter la dynamique des glaciers intersaisonnaires ou si de grands changements de surface sont présents en raison de la transformation ou de l'ablation rotationnelles, et ce flux de travail d'apprentissage profond peut également être crucial pour les applications glaciologiques où des processus à petite échelle sont étudiés en utilisant des vitesses de surface, comme pour les accélérations soudaines et intenses des marges de glace liées au drainage des lacs de contact avec la glace.

Détection de changement d'élévation

La mesure des changements dans l'altitude de surface du glacier fournit des informations critiques sur le gain ou la perte de masse de glace. Les changements d'altitude sont mesurés par des missions radar et altimétrique laser comme CryoSat-2 et ICESat-2, qui envoient des impulsions vers la surface de la Terre et enregistrent le temps de retour pour déterminer la hauteur d'un glacier.

Les changements d'altitude de surface des glaciers de l'Alaska dans la région de Panhandle, près de Juneau, de 2000 à 2016, montrent une prédominance des couleurs rougeâtres, ce qui indique que presque tous les glaciers ont un bilan de masse négatif : beaucoup moins de neige s'accumule et colle pendant l'été que la fonte.

Évaluation de l'impact des changements climatiques sur les glaciers

La relation entre le changement climatique et le comportement des glaciers est complexe et multiforme. Le SIG permet aux chercheurs d'intégrer de multiples variables climatiques aux données glaciologiques pour comprendre ces relations de façon exhaustive.

Analyse de la température et des précipitations

L'intégration des données climatiques représente l'une des applications les plus puissantes du SIG en glaciologie. En superposant les données sur la température et les précipitations avec les mesures de l'étendue et du bilan massique des glaciers, les scientifiques peuvent identifier les facteurs climatiques spécifiques des changements de glacier.

Les données de température et de précipitations de l'air des terres ERA5 sont réduites à une résolution plus fine de 1 km, et les impacts des variations annuelles et saisonnières des facteurs météorologiques à échelle réduite sur l'étendue des glaciers sont quantifiés.

Variabilité régionale de la réponse des glaciers

L'analyse du SIG a révélé que la réaction des glaciers aux changements climatiques varie considérablement d'une région à l'autre. Les technologies de télédétection comme le radar d'ouverture synthétique (SAR) et l'imagerie satellitaire de Landsat et de MODIS fournissent des mesures détaillées de la dynamique des glaces, révélant une variabilité régionale importante de la perte de glace, en particulier dans l'Arctique et l'Antarctique.

Les taux de perte de masse des glaciers dans l'ouest de l'Amérique du Nord et en Alaska sont parmi les plus élevés de la planète.

Analyse des tendances à long terme

L'une des contributions les plus précieuses des SIG à la recherche sur le changement climatique est la capacité d'analyser les tendances à long terme du comportement des glaciers. Dans le monde entier, les glaciers ont perdu une masse de 267 gigatonnes par an, de 2000 à 2019, qui ont représenté 21 % de l'élévation observée du niveau de la mer.

Les glaciers ont reculé au cours du siècle dernier à la suite des changements climatiques, en particulier dans l'Arctique, ce qui a entraîné une élévation du niveau de la mer, une incidence sur les communautés côtières et des changements climatiques qui pourraient être apportés à l'échelle mondiale, et entre 1985-1989 et 2019-2017, les résultats montrent que la perte globale de la superficie des glaciers à Novaya Zemlya est de 1319 ± 419 km2 (5,7 % de la superficie), 452 ± 227 km2 (6,6 %) pour le cap de glace de Penny, 457 ± 168 km2 (23,6 %) pour l'île Disko et 196 ± 84 km2 (25,7 %) pour Kenai.

Applications avancées des SIG en glaciologie

Au-delà de la surveillance de base, le SIG permet des analyses sophistiquées qui permettent de mieux comprendre les systèmes glaciaires et leurs interactions avec le système terrestre élargi.

Surveillance du traitement et de l'avance des glaciers

La surveillance des changements dans l'étendue des glaciers au fil du temps représente l'une des applications fondamentales du SIG en glaciologie. La photographie aérienne numérique et l'imagerie satellitaire ont été utilisées avec un système d'information géographique (SIG) pour effectuer la cartographie, et les photographies terrestres prises à partir de crêtes et de sommets voisins ont également servi de référence.

L'utilisation de l'imagerie satellitaire pour l'analyse au cours des dernières années permet de mieux cerner les marges des glaciers par rapport à l'imagerie aérienne et, dans plusieurs cas, l'imagerie satellitaire à haute résolution de 2015 a été utilisée pour cartographier les marges des glaciers par rapport aux analyses aériennes précédentes, où les débris rocheux couvrant la glace avaient été exclus du périmètre de glace ou où les ombrages lourds avaient rendu difficile la détermination de la marge.

La capacité de quantifier les taux de retraite fournit des informations essentielles pour comprendre la réaction des glaciers au forçage climatique. L'imagerie aérienne et satellitaire a permis d'identifier et de numériser les moraines, permettant aux scientifiques d'estimer la forme et la superficie de la plupart des glaciers du parc national des Glaciers datant des années 1850.

Analyser la perte de masse de glace au fil du temps

Le bilan massique représente le gain net ou la perte de glace d'un système de glacier. Le bilan massique des glaciers désigne l'ajout ou la perte de glace dans un glacier au fil du temps.

Les estimations régionales de la période 2000-2014 représentent la première évaluation des changements de masse des glaciers à l'échelle alpine et révèlent un éclaircissement de surface généralisé, même dans les parties supérieures des chaînes de montagnes alpines inférieures, et la perte de masse totale est de 1,3 ± 0,2 Gt a−1 depuis 2000, ce qui correspond à environ -1,2 % a−1 du volume des glaciers au début du XXIe siècle.

Les cadres de modélisation basés sur la télédétection améliorent la compréhension des processus d'accumulation et d'ablation et quantifient le bilan massique des glaciers à l'aide d'images satellitaires multispectrales, car plusieurs régions du monde glacialisées sont encore mal surveillées car les mesures sur le terrain pour une surveillance continue à grande échelle ou sur un terrain complexe et difficile sont coûteuses, longues et difficiles, et la disponibilité accrue de données numériques provenant de divers satellites de télédétection à une résolution spatiale et temporelle appropriée permet de suivre régulièrement les changements de la géomorphologie des glaciers et de ses paramètres sur les grands domaines d'intérêt et les périodes plus longues nécessaires pour l'analyse de la durabilité.

Prévoir les changements climatiques futurs

Les plates-formes SIG permettent de développer et d'appliquer des modèles prédictifs qui projettent les changements de glacier dans divers scénarios climatiques. Ces modèles intègrent le comportement historique des glaciers, les projections climatiques et la compréhension des processus physiques pour prévoir les conditions futures.

On prévoyait une réduction de la superficie des glaciers de 10,92 % (SSP1-2.6), de 25,44 % (SSP2-4.5) et de 55,42 % (SSP5-8.5) pour l'ensemble du plateau tibétain.

Les capacités spatiales des SIG sont particulièrement utiles pour identifier les glaciers ou régions glaciaires les plus vulnérables aux changements futurs. La zone des glaciers devrait diminuer de façon significative dans toutes les sous-zones du scénario de fort renforcement SSP5-8.5, les glaciers exempts de débris dans la zone III devant disparaître d'ici la fin du siècle.

Évaluation des contributions à l'augmentation du niveau de la mer

La compréhension de la contribution de la fonte des glaciers à l'élévation du niveau de la mer représente une application critique de la surveillance des glaciers fondée sur les SIG. Presque tous les glaciers alpins de la Terre perdent de leur masse, ce qui a des conséquences sur les ressources en eau douce, la stabilité du paysage, les écosystèmes régionaux et le niveau mondial de la mer.

Le retrait des glaciers pourrait conduire à des approvisionnements en eau non viables dans les grands cours d ' eau et accroître les risques géosanitaires, tels que l ' expansion des lacs de glacier et les inondations qui pourraient menacer les moyens de subsistance des régions en aval.

Sources de données et plateformes satellitaires pour l ' analyse des SIG

L'efficacité du SIG en glaciologie dépend fortement de la qualité et de la disponibilité des données d'entrée. Plusieurs plates-formes satellitaires et sources de données contribuent à des programmes de surveillance des glaciers.

Imagerie optique par satellite

La plupart des études reposent sur l'imagerie optique, en particulier Landsat-8 et Sentinel-2, tandis que Sentinel-1 sert de source radar complémentaire. Le programme Landsat, qui a été archivé pendant plusieurs décennies en 1972, constitue une ressource inestimable pour l'analyse à long terme des changements de glacier.

Le programme Sentinel 2 consiste en deux satellites lancés par l'Agence spatiale européenne qui sont capables de capturer des images de la Terre à une résolution de 10 à 60 m et capture systématiquement des images entre 56° S et 84° N tous les 5 jours, et contrairement à nos yeux, le système satellite peut détecter l'énergie dans les portions visibles, quasi infrarouges et infrarouges à ondes courtes du spectre électromagnétique, et les images en fausse couleur combinant trois bandes d'énergie spécifiques sont excellentes pour étudier les glaciers parce qu'ils sont capables de détecter et de différencier la glace et la neige.

Données radar et altimétrie

Les données du radar d'ouverture synthétique (SAR) fournissent des capacités essentielles pour la surveillance des glaciers, en particulier dans les régions où l'imagerie optique est limitée, les données du radar d'ouverture synthétique (SAR) provenant de la mission de topographie radar de la navette (SRTM) en 2000 et la mission TerraSAR-X-Add-on pour les mesures numériques d'élévation (TanDEM-X) ainsi que les images optiques du programme Landsat servent à mesurer les changements des glaciers.

La capacité d'imagerie tous les jours, tous les jours, de SAR la rend particulièrement utile pour surveiller les glaciers dans les régions polaires et les chaînes de montagnes à haute latitude. La surveillance des lacs glaciaires dans les régions montagneuses demeure un défi en raison des temps nuageux en raison des limites du radar et de l'inutilité des données optiques.

Bases de données sur les glaciers mondiaux

La base de données Glacier de l'initiative GLIMS est un inventaire mondial de la glace terrestre, y compris la topographie de surface, une mesure des changements glaciaires, et les données GLIMS sont distribuées par le Centre d'archives actives distribuées de la NASA (NSIDC DAAC) et mises à la disposition des utilisateurs finaux via la base de données Glacier de GLIMS, et GLIMS a été conçu pour utiliser les données principalement du radiomètre avancé d'émission et de réflexion thermique de la NASA (ASTER), l'un des cinq instruments embarqués sur le satellite Terra de la NASA.

Ces bases de données mondiales fournissent des descriptions et des attributs normalisés des glaciers qui servent de ensembles de données fondamentales pour l'analyse des SIG. L'initiative des mesures mondiales des glaces terrestres dans l'espace (GLIMS) fournit une base de données mondiale sur les plans des glaciers, principalement à partir d'images satellitaires, et les plans des glaciers, en particulier les descriptions des mêmes glaciers cartographiés au fil du temps, sont un ensemble de données important et sont nécessaires pour évaluer l'impact des changements climatiques.

L'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle dans l'analyse des glaciers à base de SIG

L'intégration de l'apprentissage automatique et des approches d'apprentissage profond aux plates-formes SIG a ouvert de nouvelles frontières dans le suivi et l'analyse des glaciers.

Cartographie automatisée des glaciers

Une revue complète est essentielle pour la popularité accrue des méthodes d'intelligence artificielle pour la télédétection des lacs glaciaires et pour les recherches sur une décennie (2015-2024) de la recherche sur la surveillance des lacs glaciaires depuis l'espace, en mettant l'accent sur l'apprentissage automatique classique et les approches d'apprentissage profond.

Les chercheurs ont cartographié 2203 glaciers à l'aide de l'analyse d'images par objet (OBIA) appliquée à l'imagerie satellitaire multispectrale Landsat dans le moteur Google Earth (GEE) pour quantifier les changements de la zone glaciaire sur trois décennies. Cette approche segmente les images en objets significatifs plutôt qu'en analysant des pixels individuels, produisant souvent des délimitations plus précises des glaciers.

Apprendre de fond pour l'extraction de la matière

Un système multicaméra à faible coût adapté à la surveillance des glaciers 4D utilise la stéréophotogrammétrie d'apprentissage profond, et l'approche intègre la reconstruction multitemporelle de la 3D à partir des caméras stéréo et l'estimation de la vitesse de surface à partir d'un appareil photo monoscopique par corrélation d'image numérique, et pour relever les défis posés par les bases de données de la caméra dans des environnements complexes, des algorithmes de mise en correspondance de fonctionnalités d'apprentissage profond de pointe ont été intégrés à ICEpy4D, un kit d'outils Python conçu pour la surveillance 4D.

Les algorithmes d'apprentissage approfondi sont excellents pour identifier les modèles et les caractéristiques de l'imagerie complexe qui peuvent être difficiles à détecter pour les algorithmes traditionnels. Ils apprennent les représentations hiérarchiques et surpassent les méthodes classiques de LM dans de nombreux domaines des sciences de la Terre.

Défis et limites

Ces méthodes fondées sur les données ont aussi des limites, notamment des exigences élevées en matière de données et de calcul, des tailles de modèles importantes qui entravent le déploiement, des défis en matière de transférabilité géographique et une interprétabilité et une expliquabilité discutables.

Évaluation des risques pour les glaciers à l'aide du SIG

Outre la surveillance des changements de glaciers, le SIG fournit des capacités essentielles pour évaluer et cartographier les risques liés aux glaciers qui menacent les collectivités et les infrastructures humaines.

Inondations du lac Glacial

Les lacs glaciaires font partie intégrante des réseaux régionaux d'eau douce, stockent les eaux de fonte et influencent les cycles hydrologiques, et en raison de leur nature dynamique, certains de ces lacs sont des sources d'inondations du lac glaciaire, mettant en péril des vies et des infrastructures essentielles dans le monde entier, et plus de 3000 FLG ont été enregistrés de 850 à 2022, tandis que la superficie totale des lacs glaciaires a augmenté d'environ 22 % par décennie entre 1990 et 2020.

La surveillance multitemporelle des lacs glaciaires est utile pour évaluer les risques liés aux GLOF, mettre au point des systèmes d'alerte précoce pour la protection des communautés en aval et améliorer la gestion des ressources en eau.

Cartographie des débits d'avalanche et de débris

Le recul des glaciers a entraîné des modifications considérables des profils de ruissellement sur les échelles saisonnières, interannuelles et décadales, et, parallèlement, il y a un risque croissant de risques glaciaires, notamment les avalanches, les débits de débris glaciaires et les inondations de déversement de lacs glaciaires, et ces développements constituent une menace importante pour la vie et les biens dans toute la région.

En combinant des modèles numériques d'élévation avec des données sur l'étendue des glaciers et des projections climatiques, les chercheurs peuvent cartographier des zones de plus en plus dangereuses à mesure que les glaciers reculent et déstabilisent le terrain environnant.

Applications de gestion des ressources en eau

Les glaciers servent de réservoirs essentiels de stockage d'eau dans de nombreuses régions montagneuses, et la compréhension des changements des glaciers a des répercussions directes sur la gestion et la planification des ressources en eau.

Patterns de ruissellement saisonniers

Une évaluation précise de la perte de masse des glaciers est essentielle pour comprendre la sensibilité des glaciers au changement climatique et les ramifications du recul ou de la montée des glaciers, et la fonte des glaciers affecte le ruissellement et la disponibilité de l'eau, dont dépendent l'approvisionnement en eau potable et d'irrigation et la production d'énergie hydroélectrique.

Le SIG permet de modéliser les contributions de la fonte des glaciers au débit des cours d'eau au cours de différentes saisons et selon divers scénarios climatiques, ce qui est essentiel pour les gestionnaires des ressources en eau qui planifient les opérations des réservoirs, les calendriers d'irrigation et la production d'énergie hydroélectrique.

Sécurité de l'eau à long terme

Le plateau tibétain, souvent appelé troisième pôle, abrite la plus grande concentration de glaciers en dehors des régions polaires, et ces glaciers font partie intégrante du cycle régional de l'eau et constituent une source vitale d'eau pour les zones en aval, et le bilan massique actuel des glaciers a indiqué une forte régression des glaciers à un rythme accéléré, ce qui est principalement attribuable au réchauffement climatique.

La compréhension de la trajectoire du changement de glacier est essentielle pour la planification à long terme de la sécurité de l'eau dans les régions dépendantes du glacier.

Validation des champs et données de la vérité au sol

Si l'analyse par satellite des SIG offre une couverture spatiale complète, les mesures sur le terrain demeurent essentielles pour valider les produits de télédétection et comprendre les processus glaciaires à des échelles fines.

Programmes de référence pour les glaciers

Le projet de référence de l'USGS Glacier vise à résoudre des problèmes scientifiques complexes dans la neige et la glace partout en Amérique du Nord afin de promouvoir une surveillance, une analyse et une prévision accrues des changements des glaciers de montagne et grâce à l'expertise de l'USGS, ce projet combine la surveillance des glaciers hérités avec la télédétection et des méthodes analytiques contemporaines pour créer de nouveaux points de vue et fournir des données scientifiques pertinentes et exploitables.

Ces programmes de surveillance à long terme fournissent des ensembles de données inestimables pour l'étalonnage et la validation des évaluations des changements de glacier fondées sur le SIG. La combinaison de mesures détaillées sur le terrain et de la télédétection à grande échelle permet de comprendre de façon exhaustive le comportement des glaciers.

Technologies émergentes

Le RPG monté sur drone permet aux chercheurs d'étudier les couches de neige, l'épaisseur de la glace et les caractéristiques subglaciaires où les travaux traditionnels sur le terrain sont impossibles, et ils peuvent effectuer des relevés de la surface souterraine à haute résolution sans marcher sur un terrain dangereux.

Défis et limites de la surveillance des glaciers à base de SIG

Malgré les énormes capacités du SIG pour l'analyse des glaciers, il faut reconnaître et résoudre plusieurs défis et limitations.

Disponibilité et qualité des données

Dans de nombreux cas, la principale limite de cette méthode est le coût élevé de l'obtention d'images satellitaires ou aériennes à grande échelle. Bien que de nombreux ensembles de données satellitaires soient maintenant disponibles librement, l'imagerie commerciale à haute résolution peut être prohibitivement coûteuse pour certaines applications de recherche.

L'imagerie aérienne des milieux montagneux contient souvent des zones ombragées qui peuvent cacher des marges glaciaires, ce qui rend difficile l'interprétation de la limite glaciaire.Ces questions de qualité des données nécessitent une attention particulière au cours de l'analyse et peuvent nécessiter une révision manuelle des délimitations automatisées des glaciers.

Écarts de résolution temporelle

Les plans de revision des nuages et des satellites peuvent créer des lacunes dans la couverture temporelle, en particulier dans les régions où le nuage persiste. L'ampleur du recul des glaciers sur le plateau tibétain varie considérablement, influencée par des variations spatiotemporelles marquées des conditions climatiques et des facteurs topographiques, et limitée par le grand nombre d'images satellite et les besoins en calcul massifs, la représentation complète du recul des glaciers sur l'ensemble du plateau tibétain, en particulier aux résolutions temporelles et spatiales plus fines, demeure insuffisamment caractérisée.

Glaciers à débris

Les glaciers couverts par des débris rocheux présentent des difficultés particulières pour la télédétection et l'analyse des SIG. Des visites sur place ont été effectuées sur plusieurs années pour étudier des parties des glaciers couvertes par des débris rocheux qui rendaient difficile la délimitation des surfaces par des photographies aériennes et des images satellitaires.

Orientations futures et nouvelles possibilités

Le domaine de la surveillance des glaciers fondée sur les SIG continue d'évoluer rapidement, les nouvelles technologies et approches augmentant les capacités et améliorant la précision.

Missions satellitaires renforcées

Aucune étude n'a inclus de données sur les eaux de surface et la topographie océanique (SWOT), et l'altimétrie à haute résolution de SWOT permet une surveillance précise des changements de niveau d'eau dans les lacs, les rivières et les réservoirs, et ses données uniques sur l'élévation de la surface de l'eau offrent une occasion sans précédent d'estimer les variations de stockage des lacs, et cette capacité est utile pour évaluer les occurrences potentielles de GLOF, en particulier dans les grands lacs supraglaciaux du Groenland et de l'Antarctique.

De nouvelles missions satellitaires avec une résolution spatiale, temporelle et spectrale améliorée continueront d'améliorer les capacités de surveillance des glaciers basées sur les SIG. L'intégration des données provenant de plusieurs capteurs complémentaires permettra d'évaluer plus précisément et de façon plus complète les changements des glaciers.

Intégration de multiples flux de données

Les applications futures du SIG intégreront de plus en plus de sources de données diverses, notamment les observations par satellite, les résultats des modèles climatiques, les mesures sur le terrain et les données socioéconomiques, afin de fournir des évaluations holistiques des impacts des changements des glaciers.

Systèmes de surveillance en temps réel

Les progrès réalisés dans le traitement des données satellitaires et l'informatique en nuage permettent de mettre en place des systèmes de surveillance des glaciers en temps quasi réel, qui peuvent permettre d'alerter rapidement les glaciers ou les conditions dangereuses, de gérer les risques et d'intervenir en cas d'urgence.

Études de cas : applications SIG dans différentes régions glaciaires

L'examen d'exemples spécifiques d'applications SIG dans différentes régions glaciaires illustre la polyvalence et la valeur de ces approches.

Alpes européennes

Les résultats révèlent une rapide régression des glaciers dans les Alpes (−39 km2 a−1) avec des variations régionales d'épaisseur de glace (−0,5 à −0,9 m a−1). L'analyse des Alpes européennes fondée sur les SIG montre comment des évaluations régionales complètes peuvent être effectuées au-delà des frontières politiques, ce qui donne une image unifiée des changements des glaciers dans toute une chaîne de montagnes.

Au cœur des Alpes suisses, les scientifiques sont les pionniers de nouvelles méthodes de surveillance de la santé des glaciers avec une précision sans précédent, et en exploitant les données satellitaires et les techniques de modélisation avancées, ils sont en train de se faire une idée des changements subtils du bilan massique des glaciers, cruciaux pour comprendre les ressources en eau et les impacts du changement climatique.

Alaska et Amérique du Nord occidentale

L'analyse de l'imagerie satellitaire, des photographies aériennes et de la géomorphologie glaciaire de Juneau Icefield, en Alaska, a récemment montré une forte accélération du rétrécissement des glaciers depuis 2005. La vaste couverture des glaciers en Alaska et dans l'ouest de l'Amérique du Nord constitue un laboratoire important pour l'élaboration et l'essai d'approches de surveillance fondées sur les SIG.

Asie des hautes montagnes

Des recherches antérieures sur l'Asie des hautes montagnes ont montré que la superficie des glaciers de la région a diminué de 0,43 ± 0,19 % par an entre 1990 et 2018. L'étendue et l'éloignement des glaciers en Asie des hautes montagnes rendent l'analyse SIG par satellite particulièrement utile, car une surveillance sur le terrain de tous les glaciers serait impossible sur le plan logistique.

Applications pédagogiques et de sensibilisation

La surveillance des glaciers basée sur les SIG sert également à assurer des fonctions importantes d'éducation et de sensibilisation du public, contribuant ainsi à communiquer la réalité et les impacts des changements climatiques à divers publics.

Visualisation et communication

De nombreux efforts sont déployés pour photographier le rétrécissement des glaciers, ce qui est très frappant, et le NSIDC possède une collection de photographies de glaciers qui comprend la photographie répétée des glaciers, et l'USGS a un projet de photographie répétée.

Les applications SIG interactives sur le Web permettent aux utilisateurs d'explorer eux-mêmes les données sur les changements climatiques, en favorisant l'engagement et la compréhension.

Ressources pédagogiques

Les élèves apprennent à analyser les caractéristiques des glaciers et des formes glaciaires des terres à partir de divers types et sources d'imagerie satellitaire, et ils utilisent leur compréhension des processus glaciaires pour faire des observations et des mesures documentant et prédisant les conséquences du changement climatique pour un glacier alpin canadien.

Incidences sur les politiques et la gestion

Les connaissances obtenues grâce à la surveillance des glaciers fondée sur les SIG ont une incidence directe sur la politique environnementale et la gestion des ressources naturelles.

adaptation aux changements climatiques

Les glaciers sont d'excellents indicateurs des tendances climatiques, des mesures prises pour faire face au climat par l'expansion ou le recul, et de la façon dont les glaciers réagissent aux changements climatiques, qui aideront la communauté mondiale à se préparer à une réduction et à une perte inévitables des glaciers résultant du réchauffement climatique.

Coopération internationale

Des études de cas montrent que la télédétection est un moyen d'observer ces phénomènes, en insistant sur la nécessité de progresser dans le domaine de la technologie et de la coopération internationale en matière de recherche.

Conclusion

Les systèmes d'information géographique ont fondamentalement transformé notre capacité de surveiller, d'analyser et de comprendre les changements de glacier dans le contexte des changements climatiques. En intégrant diverses sources de données, dont l'imagerie satellite, les modèles numériques d'élévation, les données climatiques et les mesures sur le terrain, le SIG permet d'évaluer de façon exhaustive le comportement des glaciers à travers les échelles spatiales, depuis les glaciers individuels jusqu'aux synthèses mondiales.

Les applications du SIG en glaciologie continuent de se développer, grâce à l'amélioration des capteurs satellitaires, des capacités de calcul et des méthodes d'analyse.De la détection du recul des glaciers et de la mesure des pertes de masse à la prévision des changements futurs et à l'évaluation des risques, le SIG fournit des outils essentiels pour faire face à l'un des impacts les plus visibles et les plus consécutifs du changement climatique.

Alors que les glaciers continuent de réagir au réchauffement des températures, le rôle des SIG dans la surveillance de ces changements et l'information sur les stratégies d'adaptation ne feront que croître en importance. L'intégration de technologies émergentes telles que l'apprentissage automatique, les nouvelles missions par satellite et les systèmes de surveillance en temps réel promet d'améliorer encore nos capacités de compréhension et de réaction aux changements des glaciers.

Pour les chercheurs, les gestionnaires des ressources, les décideurs et les éducateurs, la surveillance des glaciers basée sur les SIG fournit des informations concrètes sur les changements environnementaux et leurs répercussions sur les ressources en eau, les risques naturels, l'élévation du niveau de la mer et la santé des écosystèmes.

Pour en savoir plus sur la surveillance des glaciers et les changements climatiques, visitez le USGS Benchmark Glacier Project[, explorez le portail NASA Earthdata[, ou accédez aux données sur les glaciers par l'intermédiaire de la base de données GLIMS Glacier . Vous trouverez d'autres ressources sur les applications de télédétection au portail de l'ESA Earth Observation for Society, et du matériel éducatif est disponible par l'intermédiaire du National Park Service Glaciers .