Observations and quantifications of precipitation signatures from C-band dual-polarized SAR measurements

par Yuan Zhao

Thèse de doctorat en Océanographie Physique et Environnement

Sous la direction de Ronan Fablet.

Soutenue le 06-12-2021

à l'Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire , dans le cadre de École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané) , en partenariat avec Equipe Observations Signal & Environnement (laboratoire) , Département Mathematical and Electrical Engineering (laboratoire) et de Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (laboratoire) .

Le président du jury était René Garello.

Le jury était composé de Ronan Fablet, Wenming Lin, Paco Lopez-Dekker, Werner Alpers, Bertrand Chapron.

Les rapporteurs étaient Wenming Lin, Paco Lopez-Dekker.

  • Titre traduit

    Observations et quantifications des signatures de précipitations à partir des mesures SAR à double polarisation en bande C


  • Résumé

    Les signatures de pluie sont des phénomènes très courants observés sur les images radar à synthèse d'ouverture (SAR) en bande C acquises au-dessus de l'océan. Généralement, les signatures apportent des obstacles à l'application maritime et perturbent le signal reçu de la surface de la mer. Cette étude s'appuie sur des acquisitions SAR en bande C et sur des mesures à haute résolution d'un radar météorologique au sol pour documenter l'impact de la pluie sur le signal rétrodiffusé par le radar dans les canaux de co-polarisation et de polarisation croisée pour les cellules et les bandes de pluie au sein des cyclones tropicaux (TC). À l'aide de mesures colocalisées, un modèle numérique est développé et calibré. De nouvelles méthodes sont ensuite proposées pour signaler les signatures de pluie, améliorant la détection de la bande de pluie dans les TC. Les bandes de pluie détectées sont ensuite utilisées pour fournir de nouvelles informations pour décrire et comprendre les structures du vent TC, en plus par rapport aux Dropsondes in situ, aux traînées de vent détectées par SAR et aux simulations numériques HWRF haute résolution.


  • Résumé

    Rain Signatures are very common phenomna observed on C-band Synthetic Aperture Radar (SAR) images acquired over ocean. Generally, the signatures bring obstacles to the maritime application and disturb the signal received from the sea surface. This study relies on C-band SAR acquisitions and high-resolution measurements from ground-based weather radar to document the rain impact on the radar backscattered signal in both co- and cross-polarization channels for rain cells and bands within tropical cyclones (TCs). Using co-located measurements, a numerical model is developed and calibrated. New methods are then proposed for flagging the rain signatures, improving rainband detection in TCs.Detected rainbands are then used to provide new insights to describe and understand the TC wind structures, further compared with in situ Dropsondes, SAR detected wind streaks and high-resolution numerical HWRF simulations.


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