Il est essentiel de bien connaître les propriétés des glaces de mer pour assurer la navigation sûre des bateaux de pêche et des navires commerciaux. Ces données intéressent également les sociétés et les personnes qui participent à l'exploration du pétrole et du gaz au large des côtes et qui conçoivent et assurent la maintenance des structures au large des côtes. La variation climatologique des propriétés des glaces fait partie intégrante du changement climatique, et la connaissance à long terme de ces propriétés accroît grandement notre compréhension de ce phénomène.
Les images obtenues par satellite dans les plages optique et radar fournissent de l'information sur la concentration des types de glaces et sur la formation de crêtes, mais ne contiennent pas d'information sur l'épaisseur absolue des glaces. De plus, l'interprétation de l'imagerie est souvent ambiguë. On utilise des aéronefs à voilure fixe et des caméras vidéo montées sur des hélicoptères pour estimer la concentration et la rugosité de surface des glaces, mais les mesures de positionnement précis en temps réel font défaut.
Ces lacunes ont pu en partie être compensées par l'avènement de nouveaux systèmes : 1) un système d'induction EM permettant de mesurer l'épaisseur des glaces à l'aide d'un instrument tracté par hélicoptère; 2) un système radar de mesure d'épaisseur de la neige et de la glace, en temps réel; et 3) un système vidéo-laser-GPS pour mesurer avec précision la rugosité et la concentration des glaces.
Collecte des données
Tous les nouveaux systèmes de mesure des propriétés des glaces sont actuellement exploités par le ministère des Pêches et des Océans, dans le cadre des activités de déglaçage de la Garde côtière canadienne. Le développement des instruments a été financé par le Programme de recherche et de développement énergétiques (PERD), de Ressources naturelles Canada. Ces systèmes de mesure sont destinés à être montés sur un hélicoptère ou être tractés par un hélicoptère, pour l'enregistrement des données en vol. Les systèmes héliportés peuvent être utilisés individuellement ou en paire. Tous les systèmes enregistrer les données sur les ordinateurs et présentent certaines données en temps réel en vol pour s'assurer que les données sont enregistrées. Au camp de base, les données peuvent être traitées rapidement et par e-mail, sous forme de tracés, d'autres utilisateurs.
Instruments
Le système EM (le « Ice Probe ») est logé dans un module cylindrique que nous appelons l'« oiseau ». La technologie des sondes de glace est basée sur l'induction électromagnétique (EM), et elle utilise des fréquences de 1 à 100 kHz. L'instrument est similaire aux systèmes qui sont utilisés depuis des décennies dans l'exploration minière.
Le système vidéo-laser-GPS (système de capteur vidéo) est fixé sur un patin d'hélicoptère, dans sa propre nacelle, qui contient la caméra vidéo à visée vers le bas. La nacelle est évidemment fixée sur le patin opposé à celui où se trouve le système radar, s'il faut monter les deux ensemble. Les images vidéo sont saisies en temps réel, et on peut en faire des mosaïques qui fournissent de l'information sur le type de glace, la concentration et la formation de crêtes. La rugosité de la surface est déterminée à l'aide d'un altimètre laser, également installé dans la nacelle.
Le système Ice Probe est utilisé depuis 1996. Et depuis 1999, on l'emploie avec le capteur vidéo. Tous les vols visaient à mesurer les propriétés des glaces dans le golfe du Saint-Laurent, avec des expériences de validation des images prises par satellite, au large de la côte du Labrador en 1996.
Un deuxième capteur EM a été développé pour mesurer l'épaisseur des glaces de mer comme une solution de montage instrument. Ce nouveau capteur, appelé> EISFlow TM, est fixé à l'avant de l'hélicoptère. Le capteur a été testé au cours de la Février / Mars glace saison 2001 dans le sud du golfe du Saint-Laurent. Le système a été utilisé annuellement dans le soutehrn du Saint-Laurent du Golfe et le long de la côte du Labrador en 2009 et dans la mer de Beaufort en 2004, 2008 et 2009.
La neige et le système radar épaisseur de la glace a été initialement conçu pour être un capteur supplémentaire à la sonde de la glace, mais il y avait des interférences du signal radar avec le signal électromagnétique. Maintenant, le radar est dur monté sur le train d'atterrissage de l'hélicoptère dans une nacelle ». Cela permet un échantillonnage simultané de l'épaisseur de la glace et la profondeur de la neige sur les sentiers même vol.
Other data
Depuis Mars 1996, la sonde de glace et IcePic ont été utilisés dans des expériences dans le golfe du Saint-Laurent, dans la mer de Beaufort et au large de la côte du Labrador pour valider les signatures dans la glace de mer vu Synthetic Aperture Radar (SAR) des images de satellite du Canada , RADARSAT, et de démontrer comment la sonde de glace pourraient être utilisés pour aider à interpréter les images RADARSAT.
Holladay J. S. 1995. Analysis of Electromagnetic/Laser Data Over the Newfoundland Shelf
Prinsenberg, S. J., I. K. Peterson, et A. van der Baaren. 1996. "Comparison of Labrador Pack Ice Observations with RADARSAT Imagery during March 1996"
Holladay, J. S., B. Lo, et S. J. Prinsenberg. 1997. "Bird Orientation Effects in Quantitative Airborne Electromagnetic Interpretation of Pack Ice Thickness Sounding"
Holladay, J. S., R. Z. Moucha, et S. J. Prinsenberg. 1998. Airborne Electromagnetic Sea Ice Sounding Measurements During SIMMS'95
Prinsenberg, S. J., I. K. Peterson, et L. Lalumiere. 1998. "Contribution of RADARSAT Sub-pixel Scale Ice Properties to the SAR Backscatter"
Prinsenberg, S. J., I. K. Peterson, et A. Maillet. 1998. "1997 Pack Ice Properties in Northumberland Strait"
Prinsenberg, S. J., I. K. Peterson, et L. Lalumiere. 1999. "Video/Laser Helicopter Sensor to Collect Pack Ice Properties for Validation of RADARSAT SAR Backscatter Values"
Holladay, J. S. et S. J. Prinsenberg. 1999. Airborne Electromagnetic Sea Ice Sounding Measurements During 1998 Gulf of St. Lawrence Field Program
Holladay, J. S., R. Moucha, et S. J. Prinsenberg. 1997. Analysis of Electromagnetic/Laser Data over the Labrador Shelf 1994
Holladay, J. S. et S. J. Prinsenberg. 1999. Airborne Electromagnetic Sea Ice Sounding Measurements During 1997 Gulf of St. Lawrence Field Program
Holladay, J. S. et R. Moucha. 1998. Electromagnetic/Laser Ice Thickness Data from the Labrador Shelf, 1994
Holladay, J. S. 1999. Airborne Electromagnetic Sea Ice Sounder Operational Sensitivity and Error Analysis
Lalumiere, L., S. Prinsenberg, et I. Peterson. 2000. "Observing Pack Ice Properties with a Helicopter-Borne Video-Laser-GPS Sensor"
Lalumiere, L. 1998. "Snow and Ice Thickness Radar System"
Lalumiere, L. 2000. "Helicopter Hard-mounted Snow/Ice thickness System Field Trial Report"
Lalumiere, L. 1998. "Real-time Snow Radar System Field and Data Report"
Moucha, R. Z., J. S. Holladay, et S. J. Prinsenberg. 1998. Airborne Electromagnetic Sea Ice Sounder Measurements of RADARSAT Validation Project 1996
Peterson, I. K., S. J. Prinsenberg, et J. S. Holladay. 1997. "Comparison of Electromagnetic Sea Ice Thickness Measurements with RADARSAT Imagery in the Gulf of St. Lawrence"
Peterson, I. K. et S. J. Prinsenberg. 1996. "Ice Drift and Electromagnetic Ice Thickness Measurements in the Gulf of St. Lawrence during the 1996 RADARSAT Validation Experiment"
Peterson, I. K., S. J. Prinsenberg, et J. S. Holladay. 1999. "Using a Helicopter-Borne EM-Induction System to Validate RADARSAT Sea Ice Signatures"
Peterson, I. K., S. J. Prinsenberg, J. S. Holladay, et L. Lalumiere. 2000. "Mapping Sea Ice Properties with a Helicopter-Borne Electromagnetic-Induction and Video System"
Peterson, I. K., S. J. Prinsenberg, J. S. Holladay, et L. Lalumiere. 2000. "Mapping Sea Ice Thickness with RADARSAT and a Helicopter-Borne Electromagnetic-Induction System"
Belliveau, D. J., H. Hayden, et S. J. Prinsenberg. 2001. "Ice Drift and Draft Measurements from Moorings at the Confederation Bridge"
Prinsenberg, S. J. et I. K. Peterson. 2001. "Pack Ice Thickness and Concentration Measurements from the Area Around Confederation Bridge (Canada) Using Helicopter-borne Sensors"
Prinsenberg, S. J., S. Holladay, et J. Lee. 2002. "Measuring Ice Thickness with EISFlowTM, a Fixed-mounted Helicopter Electromagnetic-laser System"
Prinsenberg, S. J. et I. K. Peterson. 2003. "Comparing ice chart parameters against ice observations"
Peterson, I. K., S. J. Prinsenberg, J. Hamilton, et R. Pettipas. 2008. "Variability of Oceanographic and Ice Properties of the Canadian Arctic Archipelago"
Lalumiere, L. et S. Prinsenberg. 2009. "Integration of a Helicopter-Based Ground Penetrating Radar (GPR) with a Laser, Video and GPS System".
Holladay, S., S. Prinsenberg, et I. Peterson. 2010. "Measuring Arctic Nearshore Properties with a Multi-Frequency Airborne Electromagnetic Sensor".
Prinsenberg, S. J. et Ingrid K. Peterson. 2010. "Observing regional-scale ice-atmospheric interaction processes with helicopter-borne sensors and moored Upward Looking Sonars"
