Conception d’un banc de mesure hyperfréquences pour la caractérisation de la permittivité et de la stratigraphie du manteau neigeux.

Publié le : 6 novembre 2020

Proposition de sujet de stage Master / Ingénieur électronique
Titre : Conception d’un banc de mesure hyperfréquences pour la caractérisation de la permittivité et de la stratigraphie du manteau neigeux.

 

 

Contexte du sujet de stage :
Le sujet de stage s’inscrit dans le cadre d’un projet entre le laboratoire GiPSA_Lab (Université Grenoble Alpes, UMR 5216, Pôle MSTIC) et le laboratoire IMEP-LAHC (Université de Savoie Mont Blanc, UMR 5130). Ce projet consiste à exploiter les images satellites Radar à Synthèse d’Ouverture (SAR) à haute résolution spatiale (métrique) et temporelle (6 jours) en onde centimétrique sur de grandes étendues neigeuses. L’information obtenue par ces images radar issues des satellites (Sentinel1, Terrasar) se présente sous la forme d’une matrice de coefficients de rétrodiffusion (indiquant l’amplitude, la phase et l’éventuelle dépolarisation de l’onde rétrodiffusée) qui est fortement reliées à certaines propriétés caractéristiques des sols, la rugosité (état de surface) ou encore la teneur en eau. Cette matrice de coefficients donne une information sans précédent pour caractériser le manteau neigeux (stratigraphie) et par exemple pour connaître le potentiel hydrique d’une surface recouverte de neige (Snow Water Equivalent, SWE…).

L’exploitation de la matrice du coefficient de rétrodiffusions s’effectue au travers d’un modèle micro-ondes (Dense Media Radiative Transfert, DMRT) et d’un algorithme d’assimilation de données. L’objectif est alors de remonter à la composition stratigraphique du manteau neigeux. Pour cela, il est indispensable de connaître précisément la permittivité complexe de la neige en fonction de la nature des grains, de sa masse volumique et de sa teneur en eau liquide. Ces paramètres rendent l’étude de la permittivité complexe difficile d’autant plus que le manteau neigeux évolue dans le temps et dans l’espace. La permittivité complexe influence directement la vitesse de propagation et l’atténuation de l’onde radar, il s’agit donc d’un paramètre crucial.

Travail de stage :
Le travail de stage peut-être scindé en deux parties :

  1.  Le premier objectif du stage est donc de mettre en place un banc de mesure à l’aide d’un VNA et le protocole de test associé pour la mesure du manteau neigeux (permittivité et stratigraphie). Une des solutions envisagées est d’utiliser la mesure en espace libre à l’aide d’antenne à fort gain en bande C. Les premiers tests sont très encourageants et des perspectives d’évolution seront menées par le stagiaire. Ces études peuvent dans premier temps être menées en laboratoire avant des meures in-situ.
  2. Le second objectif consiste en la mise en place d’un radar pour la mesure du coefficient de rétrodiffusion de la neige sur le terrain. Le radar doit effectuer des mesures sur une période d’un mois afin de comparer les données issues du modèle DMRT à celles issues de la mesure.

Compétences :
Le(a) candidat(e) doit être curieux(se), autonome et avoir un goût pour l’expérimentation et la programmation.

Contact :
Philippe ARTILLAN, maitre de conférences, IMEP-LAHC, 04.79.75.81.88, philippe.artillan@univ.smb.fr
Cédric BERMOND, maitre de conférences, IMEP-LAHC, 04.79.75.81.28, cedric.bermond@univ.smb.fr

Lieu :
Laboratoire IMEP-LAHC (UMR5130), Université de Savoie Mont Blanc, 73170 Le Bourget du Lac.

Durée et rémunération :
Durée de 4 à 6 mois. La rémunération est de 3.9 euros/heure.