Caractérisation de la turbulence atmosphérique par RADAR VHF et premières observations par RADAR HF

par Jean-René Tozza

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur. Sciences de l'univers

Sous la direction de Jean-Luc Caccia.

Soutenue en 2004

à Toulon , en partenariat avec Université du Sud Toulon-Var. UFR de Sciences et Techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Radar Doppler
• Turbulence atmosphérique
• Réfractométrie
• Fonctions de corrélation
• Antennes à réseau réflecteur

Résumé

Une approche langrangienne conduit à une tentative d'estimation du coefficient de diffusion turbulente et du temps de corrélation lagrangien par l'analyse des fonctions de corrélation du signal radar VHP renvoyé par l'atmosphère. L'élargissement du spectre Doppler dû à la sphéricité de l'onde est exploité pour estimer la longueur de corrélation des fluctuations horizontales de l'indice de réfraction. Des mesures et estimations des paramètres suivants sont présentés: variance de la vitesse turbulente, rapport d'aspect,longueur de corrélation. Une technique originale de formation de voie à une seule antenne est exposée. Les images 2D obtenues et l'estimation du vent sont comparées avec succès à ce qui est obtenu avec une vraie formation de voie à 16 antennes. La réalisation d'un radar HF (20Mhz), en tant que sondeur de la basse atmosphère neutre, est présentée pour la première fois. Les mesures préliminaires sont discutées.

Titre traduit

Atmospheric turbulence characterization by VHF RADAR and preliminary observations by HF RADAR

Résumé

A lagrangian approach allows the turbulent diffusion coefficient and the lagrangian correlation time to be estimated from the expression of the VHP radar signal autocorrelation fonction. A measurement technique, using the beam broadening effect, allows the estimation of the correlation length of the refractive-index flutuations. The estimation of the following parameters are presented: turbulent velocity, aspect sensitivity and correlation length. An original beam forming technique is realized with only one antenna. The obtained 2D patterns and wind velocity estimation are successfully compared with those obtained with a classical technic using 16 antennas. A realisation of an HF radar (20MHz), as a sounding system of the lower neutral atmosphere, is presented for the first time. The preliminary resluts are discussed.