Study of Multi-Polarization C-Band Backscatter Signatures for Arctic Sea Ice Mapping with Future Satellite SAR

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Abstract
Le capteur radar ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar) est prévu pour lancement sur le satellite ENVISAT en 2001. Le capteur ASAR utilisera la bande C avec des polarisations multiples et des angles d'incidence multiples. Pour évaluer l'utilisation des données futures ASAR dans le contexte de la cartographie de la glace de mer en Arctique, nous menons une étude des signatures multi-polarisations RSO en bande C de différents types de glace de mer. Nous présentons des données polarimétriques RSO acquises au-dessus de glace de mer au moyen du système polarimétrique AIRSAR du JPL (Jet Propulsion Laboratory) à bord de l'appareil DC-8 de la NASA au-dessus de régions recouvertes de glace de mer dans la mer de Beaufort et de Bering. Nous utilisons un modèle physique de glace de mer pour obtenir et étudier les signatures de rétrodiffusion polarimétrique de la glace de mer dans des conditions diverses. Nous comparons également les signatures de la glace de mer avec la rétrodiffusion de la surface océanique selon différentes vélocités de vent utilisant une fonction empirique d'un modèle géophysique de vent océanique en bande C. Nous présentons des signatures de rétrodiffusion ASAR d'ENVISAT pour les modes en polarisation simple et les modes en polarisation alternante à travers tous les faisceaux. Nous observons qu'il est nécessaire de sélectionner différentes combinaisons de polarisations dans différents modes image ASAR d'ENVISAT selon différents angles d'incidence pour obtenir des résultats plus précis ou plus robustes dans le contexte de la cartographie de la glace de mer. Dans le cas du mode à faisceau large, on peut choisir la polarisation ASAR d'ENVISAT pour mesurer exclusivement soit la rétrodiffusion horizontale ou verticale. Dans des conditions de vent léger près d'une lisière de glace de mer, la rétrodiffusion horizontale est meilleure pour distinguer entre la glace de première année (à l'exclusion de la jeune glace) et une surface océanique libre à des grands angles d'incidence. Dans des conditions de vent fort, la rétrodiffusion verticale est meilleure pour l'identification de la plupart des types de glace de mer (à l'exception de la glace de plusieurs années à des grands angles d'incidence) relativement à l'eau libre pour une variété d'angles d'incidence. Nous étudions aussi les effets diurnes pour déterminer leur impact sur la rétrodiffusion de la glace de mer acquise à différentes heures du jour. Les résultats montrent que les effets diurnes sur la glace de première année sont significatifs si bien que les données RSO acquises le jour et la nuit durant les orbites héliosynchrones ascendantes et descendantes doivent être analysées séparément pour obtenir des résultats cohérents dans la cartographie de la glace de mer. Cette étude apporte aussi une information utile dans le contexte de l'application des données RSO RADARSAT-2 multi-polarisations à la cartographie de la glace de mer.