Validation de la mesure de réfractivité avec un radar en bande C équipé d'un émetteur à magnétron

par Chiraz Boudjabi

Thèse de doctorat en Météorologie

Sous la direction de Jacques Parent du Châtelet.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .

mots clés

• Radar
• Magnétron
• Klystron
• Réfractivité
• Cible fixe
• Validation de mesure
• Ambiguïté
• Humidité
• Couche limite
• Interaction thermodynamique
• Radar en météorologie
• Magnétrons

Résumé

La caractérisation du champ d'humidité à fine échelle spatio-temporelle est importante pour améliorer la compréhension des mécanismes impliqués lors de la formation de la convection, ainsi que la qualité de la prévision de ces phénomènes à travers leur assimilation par un modèle numérique de prévision. Le présent travail a été effectué en utilisant des données du réseau opérationnel ARAMIS des radars de précipitations de Météo France, et au sein des équipes radar de Météo France. Une nouvelle formulation de la mesure de la réfractivité par un radar à magnétron a été proposée, qui montre que la variation de phase d'un signal provenant d'une cible fixe dépend de trois termes. A l'issue d'une série de campagnes expérimentales, au cours desquelles de nombreux problèmes de mesure ont pu être identifiés et corrigés, les trois termes de la formulation théorique ont pu être validés par une comparaison avec des mesures au sol de réfractivité atmosphérique. Les travaux permettent de conclure que la mesure de réfractivité est aussi performante avec un radar à magnétron qu'avec un radar à klystron à condition d'appliquer les nécessaires corrections. Cependant les mesures de réfractivité, qui sont basées sur la phase du signal, peuvent facilement devenir ambiguës. Afin d'évaluer l'impact de ce problème sur la précision de la mesure de phase des études ont été effectuées qui permettent de mieux caractériser le problème.

Titre traduit

Validation of refractivity measurements with magnetron transmitter radar

Résumé

The small scale caracterization of moisture field is a key for a better understanding of the convection formation mechanism, and for the quality of the prediction of these phenomena through assimilation by a numerical model. The present work has been done in the operational French radar team, and uses data from the French operational radar network. A new formulation of the refractivity measurements for magnetron radar is proposed. It shows that the phase variation of a signal reflected by a fixed distant target depends on three terms. After a serie of experimental campaigns, a lot of measurement problems have been identified and corrected. Finally good data has been obtained and the three terms of the theoretical formulation have been validated by comparison with ground in-situ measurements of atmospheric refractivity. We can conclude that refractivity measurements can be done with magnetron radar as well as with klystron radar. However the measurement, based on a signal phase, can easily become ambiguous. A few studies have been done to characterize it and to evaluate its importance on the measurement accuracy.