Modélisation du rayonnement polarisé dans une atmosphère absorbante et diffusante : application aux corrections atmosphériques au dessus de l'océan

par Lucile Duforet

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre, de l'univers, et de l'espace

Sous la direction de Gueorgui Khomenko et de Philippe Dubuisson.

Soutenue en 2006

à Littoral .

  • Titre traduit

    Modeling of polarized radiation in a scattering and absorbing atmosphere : application to atmospheric correction above ocean


  • Résumé

    Un code de transfert radiatif a été mis au point pour modéliser l'intensité et l'état de polarisation du rayonnement atmosphérique reçu par un capteur, au-dessus de l'océan. L'originalité de ce code est de prendre en compte la diffusion des molécules, aérosols et nuages, l'absorption gazeuse, les réflexions sur le dioptre air/eau et surtout leurs interactions. Les luminances et les flux sont simulés à haute ou moyenne résolution spectrale, de l'ultra-violet à l'infrarouge (0. 2-100 µm). Dans cette thèse, le code a été utilisé pour les corrections atmosphériques en " couleur de l'eau ", mais peut être également employé pour l'étude des aérosols ou nuages. Une première application a montré que la distribution verticale des diffusants atmosphériques (aérosols) a un impact important sur l'estimation de la concentration en chlorophylle. Une méthode a été proposée pour estimer l'altitude d'une couche d'aérosols à partir de mesures dans la bande d'absorption de l'oxygène. Cette méthode, appliquées aux données POLDER, a une précision théorique de l'ordre de 0. 5 km. Une seconde application a porté sur l'analyse du signal polarisé rétrodiffusé par l'océan. Les taux de polarisation estimés à partir de mesures POLDER-2 à 670nm sont en accord avec la théorie. Les estimations obtenues pour les eaux turbides du panache de l'Amazone sont faibles (10%) ; celles obtenues au large de la Finlande, caractérisées par un bloom de coccolithophoridés, sont plus élevées (20 à 50%). L'étude a montré que la mesure depuis l'espace du taux de polarisation permet de caractériser les particules en suspension, opur de faibles épaisseurs optiques d'aérosols et un signal marin de forte intensité.


  • Résumé

    A radiative transfer code was developed to model the intensity and polarization state of the atmospheric radiation received by a sensor, above the ocean. The originality if this code is to take into account the molecule, aerosol and cloud scattering, gas absorption, the reflection on the sea interface and especially their interactions. Radiances and fluxes are simulated at a high or moderate spectral resolution, from the ultraviolet to the infrared (0. 2-100 µm). In this thesis, the code was used for the atmospheric corrections in “ocean colour”, but can also be employed for the aerosol or cloudy study. A first application showed that the vertical distribution of atmospheric scatters (aerosols) has an important impact on the chlorophyll concentration estimates. A method was proposed to estimate the altitude of an aerosol layer from measurements in the oxygen absorption band. This method, applied to the POLDER data, has a theoretical inaccuracy of about 0. 5 km. A second application is related to the analysis of the polarized signal backscattered by the ocean. The polarization rates estimated from POLDER-2 measurements at 670 nm are consistent with theory. The estimates obtained for turbid waters in the Amazon plume are small (10%) ; those obtained in Finland, characterized by a bloom of coccolithophorids, are higher (20 to 50%). The study showed that satellite measurements of polarization rate allow us to characterize the suspended particles, at low aerosol optical thicknesses and for a marine signal with a high intensity.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (152 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.143-152.

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  • Bibliothèque : Université du Littoral-Côte d'Opale (Boulogne-sur-mer, Pas-de-Calais). Bibliothèque. Section Droit-Sciences économiques.
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