Développement d'un code de transfert radiatif pour le système océan-atmosphère : application au détroit du Pas-de-Calais

par Malik Chami

Thèse de doctorat en Laser, Molécules, Rayonnement atmosphérique

Sous la direction de Richard Santer.

Soutenue en 1997

à Littoral .

Le président du jury était Jacqueline Lenoble.

Le jury était composé de Jean-Luc Deuze, Francis Gohin.

Les rapporteurs étaient Annick Bricaud, Michel Viollier.


  • Résumé

    L'observation des surfaces océaniques depuis l'espace fournit des informations sur le contenu de l'eau en matières en suspension. Actuellement, les missions spatiales se donnent comme objectif la détermination de la concentration en pigments dans les océans. Cela nécessite la connaissance des mécanismes régissant le transfert du rayonnement solaire dans le système océan-atmosphère. Dans ce contexte, nous avons développé un code de calcul du transfert du rayonnement dans la couche atmosphérique et océanique. La validation de ce code a été conduite à partir d'inter-comparaisons avec des modèles existants et à partir de mesures. L'observation de la surface océanique depuis l'espace se fait à travers l'atmosphère qui est considérée comme un élément perturbateur. On s'emploie donc à corriger le signal des effets atmosphériques. Parmi les composants de l'atmosphère, les aérosols sont les plus difficiles à corriger car ils possèdent une variabilité spatio-temporelle importante ; il est alors préférable de les mesurer localement. Des mesures d'optique atmosphérique ont été réalisées dans le détroit du Pas-de-Calais dans le but de décrire les aérosols présents. L'analyse du rayonnement polarisé a permis d'identifier un mode de petites particules, correctement modélisé par les granulométries de Shettle. À partir de ces modèles, la composante atmosphérique du signal a été éliminée sur des images de l'instrument polder afin de disposer de la luminance à la surface de l'eau. Des mesures d'optique marine ont également été collectées en été et en automne. Les campagnes d'été étaient propices à la télédétection des pigments chlorophylliens alors que celles d'automne favorisaient la caractérisation des particules minérales. L'analyse conjointe des mesures marines et satellitaires a montré qu'une cartographie du milieu en matières en suspension est possible. Par ailleurs, les études de sensibilité effectuées dans ce travail ont montré que l'extraction des sédiments serait envisageable à partir des luminances polarisées.

  • Titre traduit

    Development of a radiative transfer code in the ocean-atmosphere system : application in the straits of dover


  • Résumé

    The observation of the sea surface from space proovides informations about the water content in suspended matter. Numerous sensors are launched in order to assess the pigment concentration in the open ocean (case I) as well as in the coastal waters (case II). Therefore, we need to understand the mechanisms which affect the solar beam in the ocean-atmosphere system. We thus developed a radiative transfer code for both atmosphere and coastal layer. The validation of this code was carried out first through an inter-comparison between existing models and second through truth measurements. The observation of the ocean is made throughout the atmosphere wich disturbs the pathways of the solar beam. We thus need to correct the signal for atmospheric effects. Among the components of the atmosphere, aerosols are the most difficult to remove because of their strong variability in time and space ; it is then useful to derive them locally. Atmospheric optical measurements were carried out in the Straits of Dover in 1994 ans 1995 in order to describe the aerosols. The analysis of the polarized radiation enabled to identify a mode of small particles, correctly represented by Shettle and Fenn’s size distribution. The atmospheric contribution to the signal has been removed using Shettleand Fenn’s models on POLDER airborne scenes to get the water leaving radiance. Marine optical measurements were also collected in the water column in summer and autumn. Summer experiments were favorable to remote sense chlorophyll pigments whereas autumn ones concerned mineral particles. The analysis of marine and satellite data showed that a map of suspended matter concentration was possible. Also the theoretical sensitivity studies conducted in this work revealed that the sediment signature could possibly be extracted from the polarized radiance.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (229 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury.
  • Annexes : Bibliogr. p. 212-229.

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  • Bibliothèque : Université du Littoral-Côte d'Opale (Calais, Pas-de-Calais). Bibliothèque. Section Sciences.
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  • Cote : 97 LITT 0012
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