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Nordicana D46 / DOI : 10.5885/45567CE-639242EA518841D0
Mesures de température et teneur en eau du sol au voisinage d’Umiujaq et du bassin versant de la rivière Sheldrake
Soil temperature and soil water content measurements near Umiujaq and in the Sheldrake catchment
Monique Bernier1, 3, Ralf Ludwig2, 3, Jimmy Poulin1, 3, Chaima Touati1, Parvin Kalantari1, 3, Lingxiao Wang2, Yueli Chen2, Andres Jacome1, Tahiana Ratsimbazafy1, 3

1Institut National de la Recherche Scientifique, Centre Eau Terre Environnement, Quebec City, Canada
2Ludwig Maximilians University (LMU), Munich, Germany
3Centre d'études nordiques, Université Laval

Résumé / Abstract
Dans les régions nordiques, le gel/dégel saisonnier est un phénomène climatique ayant une influence importante sur le taux de photosynthèse et la respiration de la végétation ainsi que sur l’évaporation et la percolation de l’eau dans le sol. Depuis l’année 2011, une étude a été menée par l'équipe de recherche en Télédétection Environnementale et NORdique (TENOR) de l’Institut National de la Recherche Scientifique (INRS), en collaboration avec le Centre d’études nordiques (CEN) et l’Université Ludwig-Maximilians (LMU) en Allemagne. L’état de gel/dégel du sol est suivi à partir d’imagerie satellitaires (SMOS, SMAP, PALSAR, TerraSAR-X, et Sentinel-1) en appliquant des algorithmes pour détecter les dates de début et de fin du gel du sol. De plus, les techniques d'interférométrie radar (InSAR) sont employées pour surveiller les déplacements verticaux du sol causés par la dégradation du pergélisol. Afin de valider ces résultats, des sondes pour mesurer la température du sol en surface (dans les 15 premiers centimètres) ont été installées dans la région d’Umiujaq, située au Nunavik sur les rives de la Baie d’Hudson. Cette région subarctique a été choisie étant donné l'existence de nombreuses études scientifiques reliées au suivi du pergélisol effectuées par les chercheurs du Centre d'études nordiques. Des données horaires de température et de teneur en eau du sol ont été enregistrées depuis le 26 août 2011 à différents endroits autour du village d’Umiujaq et dans le bassin versant de la rivière Sheldrake.



In northern regions, the seasonal Freeze Thaw (FT) is among climatic phenomenon having major impacts on terrestrial photosynthesis and respiration as well as soil evaporation and water percolation into the underground soil layers. From 2011 onwards, a study was led by the Research team in Environmental and Northern Remote Sensing (TENOR) of the Institut national de la recherche scientifique (INRS), in association with Centre for Northern Studies (CEN) and the Ludwig-Maximilians University (LMU) in Germany. The FT status of the soil is monitored with space-born satellite images (SMOS, SMAP, ALOS-PALSAR, TerraSAR-X, and Sentinel-1) by applying algorithms to detect the freezing on set and offset date of the soil. Further, Interferometric SAR technics (InSAR) are applied to monitor the vertical motion of the ground caused by permafrost degradation. To validate the results, probes were installed near the soil surface (in the first 15 centimeters) near the village of Umiujaq, located in Nunavik along the Hudson Bay coast. This subarctic region was chosen as many scientific studies linked to permafrost monitoring has been done by the Center of Northern Studies scientists. Then, hourly soil temperature and soil water content are recorded since September 26, 2011 at different locations around the Umiujaq village and at the Sheldrake watershed.
Citation des données / Data citation
Bernier, M., Ludwig, R., Poulin, J., Touati, C., Kalantari, P., Wang, L., Chen, Y., Jacome, A., Ratsimbazafy, T. 2019. Mesures de température et teneur en eau du sol au voisinage d’Umiujaq et du bassin versant de la rivière Sheldrake, v. 1.0 (2011-2018). Nordicana D46, doi: 10.5885/45567CE-639242EA518841D0.
Bernier, M., Ludwig, R., Poulin, J., Touati, C., Kalantari, P., Wang, L., Chen, Y., Jacome, A., Ratsimbazafy, T. 2019. Soil temperature and soil water content measurements near Umiujaq and in the Sheldrake catchment, v. 1.0 (2011-2018). Nordicana D46, doi: 10.5885/45567CE-639242EA518841D0.
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Publications clés / Key references
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Duguay, Y., Bernier, M., Lévesque, E., Domine, F., (2016). "Land Cover Classification in SubArctic Regions Using Fully Polarimetric RADARSAT-2 Data." Remote Sensing 8(9) DOI: 10.3390/rs8090697.
Kalantari, P., Bernier, M., McDonald, K. C., Poulin J., (2014). Using available time series of Passive and Active Microwave to develop SMAP Freeze/Thaw algorithms adapted for the canadian subarctic. 2014 IEEE Geoscience and Remote Sensing Symposium. July 13/18, Quebec City, Canada. Pages 2550-2553. DOI: 10.1109/IGARSS.2014.6946993.
Provencher-Nolet, L., M. Bernier and E. Lévesque (2014). "Quantification des changements récents à l'écotone forêt-toundra à partir de l'analyse numérique de photographies aériennes." Écoscience 21(3-4): 419-433. DOI: 10.2980/21-(3-4)-3715.
Wang, L., Jolivel, M., Marzahn, P., Bernier, M. and Ludwig, R., 2018. Thermokarst pond dynamics in subarctic environment monitoring with radar remote sensing. Permafrost and Periglacial Processes, 1-15. DOI: 10.1002/ppp.1986 DOI: 10.1002/ppp.1986.
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Wang, L., Marzahn, P., Bernier, M., Jacome, A., Poulin, J. and Ludwig, R., (2017). Comparison of TerraSAR-X and ALOS PALSAR differential interferometry with multisource DEMs for monitoring ground displacement in a discontinuous permafrost region. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 10 (9), pp.4074-4093. DOI: 10.1109/jstars.2017.2707337.
Collaborateurs / Contributors
Allard, Michel (Centre d’études nordiques, Université Laval, Québec, Québec, Canada)
Domine, Florent (Takuvik Joint International Laboratory; Centre d’études nordiques, Laval University, Quebec.)
Duguay, Yannick (Institut National de la Recherche Scientifique, Centre Eau Terre Environnement, Quebec City, Canada & Centre d’études nordiques, Québec, Canada)
Jolivel, Maxime (Centre d'études nordiques (CEN), Quebec, Canada)
Lévesque, Esther (Université du Québec à Trois-Rivières; Centre d’études nordiques, Laval University)
Marzahn, Philip (Department of Geography, LudwigMaximilians-Universität München, Munich, Germany)
McDonald, Kyle (Department of Earth and Atmospheric Sciences, City College of New York, City University of New York, New York, NY 10031 USA)
Provencher-Nolet, Laurence (Institut National de la Recherche Scientifique, Centre Eau Terre Environnement, Quebec City, Canada; Centre d’études nordiques, Québec, Canada)
Tremblay, Benoit (Ministère du Développpement Durable, de l’Environnement et Lutte Contre les Changements Climatiques; Centre d’études Nordiques, Laval University)
Remerciements / Acknowledgements
Nous aimerions remercier l’Agence Spatiale Canadienne pour le support financier via son appui à l’équipe scientifique canadienne (Canadian Science Team) pour la validation et la calibration des données de la mission SMAP sous le leadership d’Environnement Canada. Nos remerciements vont aussi à tous les collègues de l’équipe scientifique canadienne et américaine SMAP pour leur collaboration et en particulier au Dr Stéphane Bélair pour la mise en place et la gouvernance d’une équipe SMAP canadienne. Nous remercions le Centre d’Études Nordiques pour son soutien logistique via le programme des Regroupements stratégiques du Fond de Recherche du Québec (FRQ).

We would like to thank the Canadian Space Agency for financial support through its support of the Canadian Science Team for the validation and calibration of the SMAP mission data under the leadership of Environment Canada. We would like to thank all the colleagues of the Canadian and US SMAP scientific team for their collaboration and in particular Dr. Stéphane Bélair for the establishment and management of a Canadian SMAP team. We thank Centre d’Études Nordiques for its logistical support through the programme des Regroupements stratégiques du Fond de Recherche du Québec (FRQ).
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Température de sol / Soil temperature
08/2015 - 08/2016
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2015 - 08/2016
- Données enregistrées à la station HUM_4 en 2016 et 2017 - Data recorded at HUM_4 station in 2016 and 2017Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: hum_4.txt
Taille / Size: 67 kb
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Hum4
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2016 - 08/2017
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2016 - 08/2017
- Données enregistrées à la station HUM_4 en 2017 et 2018 - Data recorded at HUM_4 station in 2017 and 2018Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: hum_4.txt
Taille / Size: 67 kb
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2017 - 08/2018
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2017 - 08/2018
- Données enregistrées à la station HUM_5 en 2011 et 2012 - Data recorded at HUM_5 station in 2011 and 2012Obtenir le fichier / Get file
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Taille / Size: 52 kb
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2011 - 06/2012
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2011 - 06/2012
- Données enregistrées à la station HUM_5 en 2015 et 2016 - Data recorded at HUM_5 station in 2015 and 2016Obtenir le fichier / Get file
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2015 - 08/2016
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2015 - 08/2016
- Données enregistrées à la station HUM_5 en 2016 et 2017 - Data recorded at HUM_5 station in 2016 and 2017Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: 10394093_hum5.txt
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2016 - 08/2017
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2016 - 08/2017
- Données enregistrées à la station HUM_5 en 2017 et 2018 - Data recorded at HUM_5 station in 2017 and 2018Obtenir le fichier / Get file
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2017 - 08/2018
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2017 - 08/2018
- Données enregistrées à la station HUM_6 en 2011 et 2012 - Data recorded at HUM_6 station in 2011 and 2012Obtenir le fichier / Get file
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2011 - 07/2012
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2011 - 07/2012
- Données enregistrées à la station HUM_6 en 2012 et 2013 - Data recorded at HUM_6 station in 2012 and 2013Obtenir le fichier / Get file
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
07/2012 - 08/2013
Teneur en eau du sol / Soil water content
07/2012 - 08/2013
- Données enregistrées à la station HUM_6 en 2013 et 2014 - Data recorded at HUM_6 station in 2013 and 2014Obtenir le fichier / Get file
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Hum6
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2013 - 08/2014
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2013 - 08/2014
- Données enregistrées à la station HUM_6 en 2014 et 2015 - Data recorded at HUM_6 station in 2014 and 2015Obtenir le fichier / Get file
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2014 - 08/2015
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2014 - 08/2015
- Données enregistrées à la station HUM_6 en 2015 et 2016 - Data recorded at HUM_6 station in 2015 and 2016Obtenir le fichier / Get file
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2015 - 07/2016
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2015 - 07/2016
- Données enregistrées à la station HUM_6 en 2016 et 2017 - Data recorded at HUM_6 station in 2016 and 2017Obtenir le fichier / Get file
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2016 - 08/2017
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2016 - 08/2017
- Données enregistrées à la station HUM_7 en 2011 et 2012 - Data recorded at HUM_7 station in 2011 and 2012Obtenir le fichier / Get file
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Hum7
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2011 - 07/2012
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2011 - 07/2012
- Données enregistrées à la station HUM_7 en 2012 et 2013 - Data recorded at HUM_7 station in 2012 and 2013Obtenir le fichier / Get file
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Hum7
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
07/2012 - 08/2013
Teneur en eau du sol / Soil water content
07/2012 - 08/2013
- Données enregistrées à la station HUM_7 en 2013 et 2014 - Data recorded at HUM_7 station in 2013 and 2014Obtenir le fichier / Get file
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2013 - 08/2014
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2013 - 08/2014
- Données enregistrées à la station HUM_7 en 2015 et 2016 - Data recorded at HUM_7 station in 2015 and 2016Obtenir le fichier / Get file
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2015 - 08/2016
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2015 - 08/2016
- Données enregistrées à la station HUM_7 en 2016 et 2017 - Data recorded at HUM_7 station in 2016 and 2017Obtenir le fichier / Get file
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Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2016 - 08/2017
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2016 - 08/2017
- Données enregistrées à la station HUM_7 en 2017 et 2018 - Data recorded at HUM_7 station in 2017 and 2018Obtenir le fichier / Get file
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Hum7
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2017 - 06/2018
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2017 - 06/2018
- Données enregistrées à la station HUM_8 en 2011 et 2012 - Data recorded at HUM_8 station in 2011 and 2012Obtenir le fichier / Get file
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Hum8
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2011 - 08/2012
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2011 - 08/2012
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Hum8
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2012 - 05/2013
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2012 - 05/2013
- Données enregistrées à la station HUM_8 en 2013 et 2014 - Data recorded at HUM_8 station in 2013 and 2014Obtenir le fichier / Get file
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Hum8
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2013 - 08/2013
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2013 - 08/2013
- Données enregistrées à la station HUM_8 en 2014 et 2015 - Data recorded at HUM_8 station in 2014 and 2015Obtenir le fichier / Get file
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Hum8
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
09/2014 - 12/2014
Teneur en eau du sol / Soil water content
09/2014 - 12/2014
- Données enregistrées à la station HUM_8 en 2015 et 2016 - Data recorded at HUM_8 station in 2015 and 2016Obtenir le fichier / Get file
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Hum8
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2015 - 02/2016
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2015 - 02/2016
- Données enregistrées à la station HUM_8 en 2016 et 2017 - Data recorded at HUM_8 station in 2016 and 2017Obtenir le fichier / Get file
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Hum8
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2016 - 04/2017
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2016 - 04/2017
- Données enregistrées à la station HUM_8 en 2017 et 2018 - Data recorded at HUM_8 station in 2017 and 2018Obtenir le fichier / Get file
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Taille / Size: 41 kb
Sites
Hum8
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2017 - 05/2018
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2017 - 05/2018
- Données enregistrées à la station HUM_9 en 2011 et 2012 - Data recorded at HUM_9 station in 2011 and 2012Obtenir le fichier / Get file
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Sites
Hum9
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2011 - 08/2012
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2011 - 08/2012
- Données enregistrées à la station HUM_9 en 2012 et 2013 - Data recorded at HUM_9 station in 2012 and 2013Obtenir le fichier / Get file
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Taille / Size: 66 kb
Sites
Hum9
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2012 - 08/2013
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2012 - 08/2013
- Données enregistrées à la station HUM_9 en 2014 - Data recorded at HUM_9 station in 2014Obtenir le fichier / Get file
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Taille / Size: 7 kb
Sites
Hum9
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
09/2014 - 09/2014
Teneur en eau du sol / Soil water content
09/2014 - 09/2014
- Données enregistrées à la station HUM_9 en 2015 et 2016 - Data recorded at HUM_9 station in 2015 and 2016Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: 10175120_hum9.txt
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Sites
Hum9
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2015 - 03/2016
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2015 - 03/2016
- Données enregistrées à la station Lac-À-L'Eau-Claire en 2012 et 2013 - Data recorded at Lac-À-L'Eau-Claire station in 2012 and 2013Obtenir le fichier / Get file
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Taille / Size: 19 kb
Sites
LacEauClairA (LECA)
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2012 - 08/2013
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2012 - 08/2013
- Données enregistrées à la station Lac-À-L'Eau-Claire en 2012 et 2013 - Data recorded at Lac-À-L'Eau-Claire station in 2012 and 2013Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: LacAlEauClaire2_-_10175123.txt
Taille / Size: 19 kb
Sites
LacEauClairB (LECB)
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2012 - 08/2013
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2012 - 08/2013
- Données enregistrées à la station Lac-À-L'Eau-Claire en 2013 et 2014 - Data recorded ad Lac-À-L'Eau-Claire station in 2013 and 2014Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: LEC_2013_2014.txt
Taille / Size: 68 kb
Sites
LacEauClairA (LECA)
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2013 - 08/2014
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2013 - 08/2014
- Données enregistrées à la station Lac-À-L'Eau-Claire en 2014 et 2015 - Data recorded at Lac-À-L'Eau-Claire station in 2014 and 2015Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: LEC_2014_2015.txt
Taille / Size: 52 kb
Sites
LacEauClairA (LECA)
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2014 - 06/2015
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2014 - 06/2015
- Données enregistrées à la station NASTA_A en 2012 et 2013 - Data recorded at NASTA_A station in 2012 and 2013Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: Nasta_A_-_10175121.txt
Taille / Size: 17 kb
Sites
NastaA
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2012 - 06/2013
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2012 - 06/2013
- Données enregistrées à la station NASTA_A en 2013 et 2014 - Data recorded at NASTA_A station in 2013 and 2014Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: NastaA_-_10175121.txt
Taille / Size: 48 kb
Sites
NastaA
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2013 - 05/2014
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2013 - 05/2014
- Données enregistrées à la station NASTA_B en 2012 et 2013 - Data recorded at NASTA_B station in 2012 and 2013Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: Nasta_B_-_10175116.txt
Taille / Size: 18 kb
Sites
NastaB
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2012 - 08/2013
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2012 - 08/2013
- Données enregistrées à la station NASTA_B en 2013 et 2014 - Data recorded at NASTA_B station in 2013 and 2014Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: NastaB_-_10175116.txt
Taille / Size: 64 kb
Sites
NastaB
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2013 - 08/2014
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2013 - 08/2014
- Données enregistrées à la station NASTA_C en 2012 et 2013 - Data recorded at NASTA_C station in 2012 and 2013Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: Nasta_C_-_10175115.txt
Taille / Size: 16 kb
Sites
NastaC
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2012 - 05/2013
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2012 - 05/2013
- Données enregistrées à la station NASTA_D en 2012 et 2013 - Data recorded at NASTA_D station in 2012 and 2013Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: Nasta_D_-_10175120.txt
Taille / Size: 13 kb
Sites
NastaD
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2012 - 04/2013
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2012 - 04/2013
- Données enregistrées à la station Sheldrake en 2015 et 2016 - Data recorded at Sheldrake station in 2015 and 2016Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: 10175116_st4_sheldrake.txt
Taille / Size: 59 kb
Sites
Sheldrake-4
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2015 - 08/2016
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2015 - 08/2016
- Données enregistrées à la station Sheldrake en 2016 et 2017 - Data recorded at Sheldrake station in 2016 and 2017Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: 10175116_s105_sheldrake.txt
Taille / Size: 60 kb
Sites
Sheldrake-1
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2016 - 08/2017
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2016 - 08/2017
- Données enregistrées à la station Sheldrake en 2017 et 2018 - Data recorded at Sheldrake station in 2017 and 2018Obtenir le fichier / Get file
Fichier de données / Data file: 10175116_sheldrake4.txt
Taille / Size: 44 kb
Sites
Sheldrake-4
Données / Data
Température de sol / Soil temperature
08/2017 - 07/2018
Teneur en eau du sol / Soil water content
08/2017 - 07/2018