Estimation quantitative des précipitations par radar météorologique : inférence de la structure verticale des pluies, modélisation des erreurs radar-pluviomètres PDF Download
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L'AMÉLIORATION DES TECHNIQUES D'OBSERVATION DES PRÉCIPITATIONS À L'ÉCHELLE RÉGIONALE EST L'UN DES ENJEUX FORTS DE L'OBSERVATOIRE HYDROMÉTÉOROLOGIQUE MÉDITERRANÉEN CÉVENNES-VIVARAIS. SUITE À UNE PREMIÈRE EXPÉRIMENTATION RÉALISÉE À BOLLÈNE À L'AUTOMNE 2002, LES DONNÉES RECUEILLIES PAR LE RADAR MÉTÉOROLOGIQUE OPÉRATIONNEL DE BOLLÈNE DU RÉSEAU ARAMIS ONT SERVI DE SUPPORT À UNE CHAÎNE D'ALGORITHMES MISE AU POINT POUR L'ESTIMATION QUANTITATIVE DES PRÉCIPITATIONS AU SOL. NOTRE CONTRIBUTION À CES TRAITEMENTS CONCERNE PARTICULIÈREMENT UNE SOURCE D'ERREUR POUR LA MESURE DES PRÉCIPITATIONS PAR RADAR MÉTÉOROLOGIQUE : L'HÉTÉROGÉNÉITÉ VERTICALE DES PRÉCIPITATIONS. NOUS NOUS PLAÇONS DANS LA CONTINUITÉ DE LA MÉTHODE À BASE STATISTIQUE D'IDENTIFICATION DU PROFIL VERTICAL DE RÉFLECTIVITÉ PAR INVERSION PROPOSÉE PAR ANDRIEU ET CREUTIN (1995). NOUS AVONS ÉTENDU CETTE MÉTHODE AU CAS DE SUPPORTS GÉOGRAPHIQUES ÉVOLUTIFS DANS LE TEMPS AFIN DE CONSIDÉRER LE TYPE DE PRÉCIPITATIONS (CONVECTIF, STRATIFORME). L'ÉVALUATION DES TRAITEMENTS, PAR LA CARACTÉRISATION DE L'INCERTITUDE DE L'ESTIMATION DE PLUIE PAR RADAR, EST UN ASPECT IMPORTANT DU TRAVAIL. NOUS AVONS DÉVELOPPÉ UNE TECHNIQUE BASÉE SUR LA GÉOSTATISTIQUE POUR ÉTABLIR UNE PLUIE DE RÉFÉRENCE À PARTIR DE DONNÉES PLUVIOMÉTRIQUES. NOUS AVONS ÉGALEMENT DÉVELOPPÉ UN MODÈLE POUR CARACTÉRISER LA STRUCTURE STATISTIQUE DES ERREURS AINSI QUE LEUR STRUCTURE SPATIO-TEMPORELLE. NOUS AVONS ENFIN DÉVELOPPÉ UNE APPROCHE D'IDENTIFICATION DU PVR À BASE PHYSIQUE. EN DIMINUANT LE NOMBRE DE PARAMÈTRE PAR RAPPORT À LA MÉTHODE INITIALE ET EN INTRODUISANT DES CONTRAINTES PLUS PHYSIQUES, CETTE APPROCHE VISE À AMÉLIORER LA ROBUSTESSE D'IDENTIFICATION DU PVR.
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L'AMÉLIORATION DES TECHNIQUES D'OBSERVATION DES PRÉCIPITATIONS À L'ÉCHELLE RÉGIONALE EST L'UN DES ENJEUX FORTS DE L'OBSERVATOIRE HYDROMÉTÉOROLOGIQUE MÉDITERRANÉEN CÉVENNES-VIVARAIS. SUITE À UNE PREMIÈRE EXPÉRIMENTATION RÉALISÉE À BOLLÈNE À L'AUTOMNE 2002, LES DONNÉES RECUEILLIES PAR LE RADAR MÉTÉOROLOGIQUE OPÉRATIONNEL DE BOLLÈNE DU RÉSEAU ARAMIS ONT SERVI DE SUPPORT À UNE CHAÎNE D'ALGORITHMES MISE AU POINT POUR L'ESTIMATION QUANTITATIVE DES PRÉCIPITATIONS AU SOL. NOTRE CONTRIBUTION À CES TRAITEMENTS CONCERNE PARTICULIÈREMENT UNE SOURCE D'ERREUR POUR LA MESURE DES PRÉCIPITATIONS PAR RADAR MÉTÉOROLOGIQUE : L'HÉTÉROGÉNÉITÉ VERTICALE DES PRÉCIPITATIONS. NOUS NOUS PLAÇONS DANS LA CONTINUITÉ DE LA MÉTHODE À BASE STATISTIQUE D'IDENTIFICATION DU PROFIL VERTICAL DE RÉFLECTIVITÉ PAR INVERSION PROPOSÉE PAR ANDRIEU ET CREUTIN (1995). NOUS AVONS ÉTENDU CETTE MÉTHODE AU CAS DE SUPPORTS GÉOGRAPHIQUES ÉVOLUTIFS DANS LE TEMPS AFIN DE CONSIDÉRER LE TYPE DE PRÉCIPITATIONS (CONVECTIF, STRATIFORME). L'ÉVALUATION DES TRAITEMENTS, PAR LA CARACTÉRISATION DE L'INCERTITUDE DE L'ESTIMATION DE PLUIE PAR RADAR, EST UN ASPECT IMPORTANT DU TRAVAIL. NOUS AVONS DÉVELOPPÉ UNE TECHNIQUE BASÉE SUR LA GÉOSTATISTIQUE POUR ÉTABLIR UNE PLUIE DE RÉFÉRENCE À PARTIR DE DONNÉES PLUVIOMÉTRIQUES. NOUS AVONS ÉGALEMENT DÉVELOPPÉ UN MODÈLE POUR CARACTÉRISER LA STRUCTURE STATISTIQUE DES ERREURS AINSI QUE LEUR STRUCTURE SPATIO-TEMPORELLE. NOUS AVONS ENFIN DÉVELOPPÉ UNE APPROCHE D'IDENTIFICATION DU PVR À BASE PHYSIQUE. EN DIMINUANT LE NOMBRE DE PARAMÈTRE PAR RAPPORT À LA MÉTHODE INITIALE ET EN INTRODUISANT DES CONTRAINTES PLUS PHYSIQUES, CETTE APPROCHE VISE À AMÉLIORER LA ROBUSTESSE D'IDENTIFICATION DU PVR.
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L'amélioration des techniques d'observation des précipitations à l'échelle régionale est l'un des enjeux forts de l'observatoire hydrométéorologique méditerranéen cévennes-vivarais. Suite à une première expérimentation réalisée à bollène à l'automne 2002, les données recueillies par le radar météorologique opérationnel de bollène du réseau aramis ont servi de support à une chaîne d'algorithmes mise au point pour l'estimation quantitative des précipitations au sol. Notre contribution à ces traitements concerne particulièrement une source d'erreur pour la mesure des précipitations par radar météorologique : l'hétérogénéité verticale des précipitations. Nous nous plaçons dans la continuité de la méthode à base statistique d'identification du profil vertical de réflectivité par inversion proposée par andrieu et creutin (1995). Nous avons étendu cette méthode au cas de supports géographiques évolutifs dans le temps afin de considérer le type de précipitations (convectif, stratiforme). L'évaluation des traitements, par la caractérisation de l'incertitude de l'estimation de pluie par radar, est un aspect important du travail. Nous avons développé une technique basée sur la géostatistique pour établir une pluie de référence à partir de données pluviométriques. Nous avons également développé un modèle pour caractériser la structure statistique des erreurs ainsi que leur structure spatio-temporelle. Nous avons enfin développé une approche d'identification du pvr à base physique. En diminuant le nombre de paramètre par rapport à la méthode initiale et en introduisant des contraintes plus physiques, cette approche vise à améliorer la robustesse d'identification du pvr.
Author: Silas C. Michaelides Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 3540776559 Category : Science Languages : en Pages : 552
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This volume is the outcome of contributions from 51 scientists who were invited to expose their latest findings on precipitation research and in particular, on the measurement, estimation and prediction of precipitation. The reader is presented with a blend of theoretical, mathematical and technical treatise of precipitation science but also with authentic applications, ranging from local field experiments and country-scale campaigns to multinational space endeavors.
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LE PREMIER CHAPITRE REALISE UNE SYNTHESE DES DONNEES RECUEILLIES PENDANT L'EXPERIENCE CEVENNES 86-87. IL PRECISE EGALEMENT LE PRETRAITEMENT REALISE SUR LES IMAGES RECUEILLIES PAR LE RADAR ANATOL EN UTILISANT UNIQUEMENT L'INFORMATION CONTENUE DANS CES IMAGES ET UN MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN. DANS LE CHAPITRE II, LES MESURES D'UN DISDROMETRE PERMETTENT DE DETERMINER UNE RELATION Z-R ADAPTEE AUX EVENEMENTS PLUVIEUX, ET LES MESURES PLUVIOMETRIQUES SONT UTILISEES POUR CORRIGER LE MAUVAIS ETALONNAGE ELECTRONIQUE DU RADAR. LE CHAPITRE III CONCERNE L'ESTIMATION DE LAMES D'EAU HORAIRES DE REFERENCE, PAR KRIGEAGE SIMPLE DES MESURES D'UN RESEAU DE PLUVIOMETRES. UNE ATTENTION PARTICULIERE EST PORTEE A LA DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES STATISTIQUES DES ERREURS D'ESTIMATIONS DE CES LAMES D'EAU. LES ESTIMATIONS DE LAMES D'EAU PAR RADAR SONT ENSUITE COMPAREES AUX VALEURS DE REFERENCE POUR DE PETITS BASSINS VERSANTS CEVENOLS (CHAPITRE IV). LES VARIATIONS DANS LE TEMPS, ET ENTRE BASSINS, DES RAPPORTS ENTRE CES LAMES D'EAU SONT ANALYSEES. LA PART DES VARIATIONS ATTRIBUABLES AUX LIMITES DU CRITERE DE COMPARAISON (LES RAPPORTS) ET AUX ERREURS D'ESTIMATIONS DES LAMES D'EAU DE REFERENCE EST TOUT D'ABORD DETERMINEE. LES PRINCIPALES SOURCES D'ERREURS DE LA MESURE RADAR INTERVENANT DANS CES VARIATIONS SONT ENSUITE IDENTIFIEES. FINALEMENT, L'APPORT D'UNE PRISE EN COMPTE DE PROFILS VERTICAUX DE REFLECTIVITE HORAIRES LORS DU PRETRAITEMENT DES IMAGES RADAR, ET L'UTILISATION DE MESURES DE REFLECTIVITE DIFFERENTIELLE, SONT QUANTIFIES (CHAPITRE V).
Author: Martin Ross Publisher: ISBN: Category : Precipitation (Meteorology) Languages : en Pages : 18
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Using Wilson's Rainfall Rate - Echo Intensity (RR-EI) chart, based on the average relationship, radar data collected for 36 hours, using the US Weather Bureau's WSR-57 at Atlantic City, New Jersey, are compared with rainfall data from three tipping-bucket rain gauges. These tipping-bucket gauges are located within 60 nm of the radar and cover a 4.8 square-mile area. Comparisons between the radar and tipping-bucket gauges are shown. Radar measurements were within 2% of the total rain gauge average. The correlation coefficient was .91. Use of the US Weather Bureau's RR-EI chart would have underestimated the average areal precipitation. Hourly rainfall amounts of 0.01 inches were detected in 80% of the cases. Hourly amounts of 0.02 inches or more were detected in 100% of the cases. (Author).
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L'estimation quantitative des précipitations à l'échelle locale est une nécessité sociétale, à cause de l'augmentation des dégâts provoqués par des inondations exacerbées par l'urbanisation croissante. Or, des estimations locales sont particulièrement difficiles à réaliser à cause de la forte variabilité des précipitations. De plus, ce genre d'estimation est sollicité par de petits organismes tels qu'une commune, pour lesquels il n'est pas envisageable d'utiliser des instruments à la pointe de la recherche technologique à cause de leur coût prohibitif. Ainsi, il est nécessaire de développer des méthodes d'estimation quantitative des précipitations applicables à un dispositif expérimental de prix abordable. Dans ce but, un dispositif expérimental innovant est utilisé dans cette thèse. Il est constitué d'instruments de mesure directe, au sol, tels que des pluviomètres et des disdromètres, et d'un prototype de radar à balayage horizontal basé sur un radar nautique commercial, associé à un MRR (Micro Rain Radar) à visée verticale qui fournissent une estimation en altitude de la pluie, respectivement sur une surface donnée et le long d'un profil vertical. Le radar à balayage horizontal est un radar en bande X, c'est-à-dire qu'il fonctionne à une longueur d'onde lui procurant une très haute résolution radiale, mais qui est très atténuée par les précipitations. Le MRR permet d'obtenir une description précise de la microphysique des précipitations et sert de relais entre les mesures au sol et les mesures en altitude du radar en bande X. Ces deux radars étant novateurs, une grande partie de cette thèse consiste à valider leurs mesures : étalonnage, filtrage d'échos aberrants, correction de l'atténuation, etc. Une fois les mesures rendues exploitables, cette thèse se focalise sur l'étude de la variabilité des précipitations afin de proposer et développer différentes méthodes de classification, selon leur type ou leur variations locales, et de vérifier leur potentiel pour l'amélioration de l'estimation des précipitations. Les résultats montrent que cet objectif ne peut être atteint que si la qualité des mesures des radars est encore améliorée : moins d'échos parasites pour le radar en bande X et prise en compte du vent vertical pour le MRR.
Author: Pierre-Emanuel Kirstetter
Author: Pierre-Emanuel Kirstetter
Author: Pierre-Emanuel Kirstetter
Author: E. A. Mueller
Author: Silas C. Michaelides
Author: Chandra S. Pathak
Author: Dominique Faure
Author: C. G. Collier
Author: Martin Ross
Author: Frédéric Tridon
Author: Xin He