Monitoring Lake Ice and Snow in the Canadian High Arctic Using Digital Camera Imagery

Résumé

Des études menées dans la région arctique ont révélé une baisse de la couverture de neige et de glace au cours des dernières années, ce qui entraîne des conséquences néfastes sur le climat, les événements hydrologiques, les processus biologiques et les populations humaines. La surveillance des variations de la glace et de la neige grâce à des images satellitaires ou à des modèles est une pratique courante. Des études récentes ont commencé à utiliser des systèmes de caméras installées sur le sol pour surveiller directement des éléments de la cryosphère. Cette étude s’est concentrée sur l’optimisation de l’utilisation de l’imagerie accélérée capturée par des caméras installées sur des sentiers pour les études de la glace et de la neige effectuées de 2016 à 2022 dans le contexte du climat changeant de l’Arctique. Nous avons surveillé la glace lacustre et la neige de cinq lacs (lac Resolute, lac Small, lac North, lac Plateau et lac Hunting Camp) situés près de Resolute et de Nanuit Itillinga, au Nunavut, dans la région centrale de l’Extrême-Arctique canadien. Pour quantifier la progression de la superficie de glace et de neige capturée par les caméras, nous avons mis au point une technique semi-automatisée de classification d’images. La classification des images a permis d’obtenir un taux d’exactitude global de 86 % et un coefficient Kappa de 0,79 à partir d’environ 13 000 images, ce qui suggère un système de surveillance solide et viable malgré certaines variations de rendement sur le plan des conditions d’observation. Les moyennes des dates de la phénologie de la glace lacustre et de la neige, obtenues à l’aide des images classifiées, se situaient généralement à l’intérieur d’un écart de quelques jours par rapport aux observations (erreur de justesse moyenne de 2 à 9 jours). La durée moyenne de la glace était de 308 jours (du 20 septembre au 25 juillet), tandis que la durée moyenne de la neige était de 298 jours (du 14 septembre au 8 juillet). La technique d’extraction de données à l’aide de caméras est un outil viable non seulement pour suivre à long terme l’évolution des conditions de la neige et de la glace, mais aussi pour valider les résultats obtenus au moyen de satellites ou de modélisations dans des environnements logistiquement difficiles. Par conséquent, cette méthode de suivi de la phénologie de la glace et de la neige de l’Arctique peut contribuer à des projections améliorées concernant les réponses futures au changement climatique.