Morphologie de sprites et conditions de productions de sprites et de jets dans les systèmes orageux de méso-échelle

par Oscar Arnoud Van Der Velde

Thèse de doctorat en Physique de l'atmosphère

Sous la direction de Serge Soula.

Soutenue en 2010

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Ce document décrit l'analyse des conditions de production de phénomènes lumineux transitoires dans la mésosphère, produits en réponse à des décharges électriques énergétiques orageuses localisées au-dessous. Pendant les campagnes d'observation EuroSprite, quelques centaines d'images de sprites ont été obtenues, fournissant des informations sur la morphologie, la localisation et le moment de leur production. Des données issues de radars météorologiques, de satellite météosat, de deux types de système de détection d'éclairs, et de récepteur radio large bande ont été analysées. Des études de cas et une étude statistique sur un grand nombre de cas de sprites produits par 7 orages distincts sont réalisées. L'analyse porte sur le rôle de la composante intranuage des éclairs nuage-sol positifs à l'origine des sprites et notamment le lien avec leur morphologie, sur la relation avec le stade d'évolution des orages, et enfin sur les conditions associées à la production d'un jet géant aux Etats-Unis. Les sprites observés ont été produits par des systèmes convectifs de moyenne échelle (MCS) lorsque la partie stratiforme était en phase d'expansion. Les séquences des éclairs nuage-sol et l'activité intranuage observées au moment des sprites confirment une propagation horizontale importante (convective-vers-stratiforme). Les sprites de type colonne sont produits avec des délais plus courts que les sprites de type carotte. Plus le délai est court plus le nombre d'éléments est grand et plus leur luminosité est concentrée à une altitude élevée. Le jet géant semble avoir été favorisé par la configuration de charge et l'activité d'éclairs plutôt que l'altitude du sommet du nuage.

  • Titre traduit

    Morphology of sprites and conditions of sprite and jet production in mesoscale thunderstorm systems


  • Résumé

    This dissertation is devoted to the description of the conditions of production of transient luminous phenomena (sprites, jets, elves) in the mesosphere, which occur in response to energetic lightning discharges in thunderstorms underneath. During EuroSprite observation campaigns, a few hundred images of sprites have been obtained, providing information about event morphology, location and timing. Precipitation data from weather radar and cloud top altitude from Meteosat, as well as two lightning detection networks and a wide-band radio receiver have been analyzed. The methodology includes case studies and a statistical study over a large number of sprites produced by 7 different storms. The work focuses on the aspect of the intracloud lightning component associated with positive cloud-to-ground flashes, the link with the morphology of sprites, and the life cycle of thunderstorm systems. Additionally, a storm which produced a rare gigantic jet observed in the United States is analyzed in detail. The observed sprites were produced by mesoscale convective systems (MCS) during the expanding phase of the stratiform region. The cloud-to-ground flash sequences and the intracloud lightning component observed at the time of sprites confirm a large horizontal convective-to-stratiform propagation, as mechanism of charge collection, explaining displaced sprites. Sprites of column-type are produced with shorter delays than carrot sprites, and the shorter the delay, the more elements, their luminosity concentrating at greater altitudes. The gigantic jet appears to have been promoted by a certain charge configuration and lightning activity pattern, rather than a high cloud top altitude.

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  • Détails : 1 vol. (200 p.)
  • Annexes : Références bibliogr. en fin de chapitres

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008 TOU3 0354

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 08 TOU3 0354
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