Etude des structures fines de la convection ionospherique observees par superdarn : structures a forte divergence de vitesse

par Raphaël André

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Jean-Paul Villain.

Soutenue en 1997

à Orléans .

mots clés

Résumé

La chaine de radars a diffusion coherente superdarn observe dans les regions polaires, les mouvements de convection du plasma ionospherique qui sont induits par les interactions soleil-terre. Le premier objectif de ce travail est de mettre en place des outils permettant l'etude des structures fines se developpant dans la convection ionospherique. Deux themes complementaires sont developpes : - l'application d'une theorie de la diffusion collective permet d'extraire des parametres (temps de coherence, coefficient de diffusion) caracterisant la turbulence micro-echelle (l15 m) donnant naissance au signal enregistre par les radars. On utilise ces parametres pour separer differents regimes de turbulence, pour mettre en valeur des zones de transfert d'energie entre l'ionosphere et la magnetosphere. - la deuxieme direction consiste a mettre en place une methode d'analyse permettant de construire des cartes vectorielles de vitesses qui optimisent la resolution de base du radar (l45 km). Une telle methode doit faire face a des difficultes propres aux radars utilises, a savoir une localisation incertaine de la mesure, introduite par l'utilisation d'une onde haute frequence (hf), et une dependance des vecteurs entre eux due a la forme des volumes analyses. Ces problemes sont resolus par une etude detaillee sur la propagation des ondes hf et sur la localisation des mesures, puis par la mise en place d'une methode d'analyse spectrale haute resolution performante qui augmente la quantite d'information deduite d'une seule donnee radar. Cette methode de cartographie a haute resolution a permis de mettre en evidence dans les donnees superdarn, des structures caracterisees par une tres forte divergence des vitesses, qui sont en contradiction avec l'hypothese largement admise d'un mouvement sans divergence. L'ensemble des caracteristiques macro-echelles (45 km) et micro-echelles (15 m) de ces structures, conduit a une interpretation en termes de demagnetisation locale et temporaire des ions du plasma dans l'ionosphere aurorale. Cette etude se termine par la proposition de mecanismes capables de reproduire ces observations.

Titre traduit

Study of fine structures in the ionospheric convection recorded by superdarn : structure with high velocity divergence

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