Caractérisation acoustique des éclairs d'orage

Lightning characterization through acoustic measurements

• Auteur / Autrice : Louis-Jonardan Gallin
• Direction : François Coulouvrat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 03/07/2014
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean Le Rond d'Alembert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvain Coquillat, Philippe Blanc-Benon, Thomas Farges, Régis Marchiano, Maurizio Ripepe, Régis Wunenburger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Son -- Mesure

Foudre

Mots clés libres

Éclairs

Tonnerre

Détection

Acoustique

Météorologie

Non-Linéaire

Thunder (amplitude, spectrum)

Acoustic records

Résumé

L'objectif est d'étudier la transformation du tonnerre (amplitude, spectre) pendant sa propagation depuis le canal d'éclair jusqu'à un détecteur en se basant sur deux approches complémentaires. Dans un premier temps, l'analyse des enregistrements acoustiques (audibles et infrasons) obtenus par un réseau acoustique de petite taille (50 mètres), durant une campagne d'observations qui s'est déroulée dans le Sud de la France (Automne 2012), nous fournit des cartes 3D des sources infrasonores présentes dans un canal de foudre. Nous montrons qu'elles sont parfaitement corrélées aux résultats fournis par des outils électromagnétiques très précis. Des spectres de tonnerre ont pu être associés aux différentes phases de la décharge. Des caractéristiques acoustiques (fréquence, amplitude) ont pu être précisément reliées aux différentes sources acoustiques identifiées à l'intérieur des éclairs. Il apparaît que la propagation de l'onde acoustique perturbe la localisation pour les distances supérieures à 20km. Dans un second temps le code de calcul Flhoward a été développé pour simuler la propagation non linéaire des ondes de choc acoustiques à travers un modèle de météo réaliste. Il permet d'étudier les formes d'ondes au cours de leur propagation. La simulation numérique avec Flhoward aide à comprendre l'impact des profils météorologiques sur la propagation des signatures de tonnerre.

The goal is to study the transformation of thunder (amplitude, spectrum) during its propagation from to lightning channel towards a detector, based on two complementary approaches.In a first time, the analysis of the acoustic records (audible and infrasounds) obtained with an acoustic network of small size (50 meters), during an observation campaign which took place in South of France (Autumn 2012), produces 3D maps of infrasounds sources present in a lightning channel.We show they are perfectly correlated to results obtained from very precise electromagnetic tools.Frequency contents were successfully associated to the different parts of the discharge.Acoustic parameters (frequency, amplitude) were clearly linked to the different acoustic sources identified inside the lightning channels.It appears that the propagation of the acoustic wave impacts the localization for distances greater than 20km.In a second step, the computing code Flhoward was developed to simulate the nonlinear propagation of acoustic shock waves through a realistic meteorological profile.It allows to study the waveforms during their propagation.The numerical simulation with Flhoward helps to understand the impact of the meteorological profiles on the propagation of the thunder signatures.