Etude des propriétés optiques et microphysiques de nuages élevés par télédétection LIDAR et satellitaire

par Goulven Monnier

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Olga Lado-Bordowsky.

Soutenue en 2001

à Rennes 1 .

mots clés

• Terre
• Géophysique
• Cirrus
• Lidar
• Télédétection
• Diffusion multiple (physique)

Résumé

Les nuages élevés interviennent comme acteurs dans les phénomènes météorologiques et climatiques, par leur impact radiatif sur l'atmosphére, et comme éléments perturbateurs dans la télédétection satellitaire de la surface terrestre. Le présent travail s'appuie sur leur télédétection, par LIDAR depuis le sol, et par satellite depuis l'espace. Il s'articule en deux thèmes, dont le premier est consacre la contribution des diffusions multiples aux signaux LIDAR. Un modèle entièrement analytique en est développé, qui conduit à des résultats utiles à l'interprétation quantitative des signaux LIDAR en général. Le LIDAR rétrodiffusion de l'ENSSAT est ensuite présente, ainsi qu'un dispositif de détection conçu pour l'extraction de la contribution propre des diffusions multiples. L'appareillage et le modèle théorique mis au point sont appliqués à l'étude de deux cas de nuages élevés. Le second thème développé est l'étude expérimentale de la dépendance entre la réflectance visible des nuages élevés et leur émissivité dans l'infrarouge moyen. Une méthode a deux canaux satellitaires dans le visible et l'infrarouge proche est élaborée pour aider à l'extraction de la réflectance de nuages très fins. Un troisième canal, dans l'infrarouge thermique, est exploité conjointement avec des données LIDAR concomitantes pour l'évaluation de leur émissivité. Un domaine émissivité/réflectance est délimité à partir de 13 occurrences de nuages élevés observés simultanément par LIDAR et satellite, puis interprété en terme de microphysique. Il permet de proposer une méthode de détection automatique des cirrus très fins à partir des données satellitaires opérationnelles, dont une évaluation est initiée, sur la base de données locales issues de 500 passages de satellites défilants.

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