Book Description
Lés études sur l'Antarctique sont motivées par l'interprétation des données que renferme la glace ancienne sur les climats passés et sur les possibles interactions entre la calotte et un éventuel changement climatique. Les radiomètres micro-ondes sont des instruments bien adaptés pour l'étude de la neige, car ils sont indépendants des conditions nuageuses et d'eclairement. Lorsque la neige est sèche, ils sont à même de fournir des informations en profondeur. Les caractéristiques du manteau neigeux (température, densité et taille de grains) sont liées aux processus de dépôt et leur évolution dépend des conditions climatiques. Ce sont ces caractéristiques, déterminantes vis-à-vis de la signature spectrale de la neige, que nous cherchons a évaluer à partir des données de télédetection. les données utilisées proviennent du scanning multichannel microwave radiometer à bord du satellite nimbus 7 (1978-86). Dans un premier temps, ces mesures ont été comparées à des données de terrain. A une forte stratification du manteau neigeux correspond une grande difference entre les polarisations verticale et horizontale, surtout pour les fréquences 6.6 et 10.7 ghz. On a trouvé aussi une forte corrélation entre la valeur moyenne de la taille des grains sur 0-2 mè́tre et la différence de comportement entre les fréquences 18 et 6.6 ghz (gradient en fréquence). Dans une seconde étape, nous avons modelisé l'émissivité micro-onde de la neige. Le modèle est basé sur la résolution des équations de Maxwell au travers de la théorie des fortes fluctuations (Stogryn 1986). Une solution analytique a été développée dans le cas d'un milieu uniforme en profondeur. Lorsque les caractéristiques de la neige changent en fonction de la profondeur, la solution fait appel à une résolution numérique. Le manteau neigeux est consideré isotherme, stratifié horizontalement et isotrope a l'intérieur de chaque strate. Les résultats du modèle font apparaitre plus clairement les contributions de la densité de la neige, de la taille des grains et surtout de la stratification sur les signatures spectrales
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Lés études sur l'Antarctique sont motivées par l'interprétation des données que renferme la glace ancienne sur les climats passés et sur les possibles interactions entre la calotte et un éventuel changement climatique. Les radiomètres micro-ondes sont des instruments bien adaptés pour l'étude de la neige, car ils sont indépendants des conditions nuageuses et d'eclairement. Lorsque la neige est sèche, ils sont à même de fournir des informations en profondeur. Les caractéristiques du manteau neigeux (température, densité et taille de grains) sont liées aux processus de dépôt et leur évolution dépend des conditions climatiques. Ce sont ces caractéristiques, déterminantes vis-à-vis de la signature spectrale de la neige, que nous cherchons a évaluer à partir des données de télédetection. les données utilisées proviennent du scanning multichannel microwave radiometer à bord du satellite nimbus 7 (1978-86). Dans un premier temps, ces mesures ont été comparées à des données de terrain. A une forte stratification du manteau neigeux correspond une grande difference entre les polarisations verticale et horizontale, surtout pour les fréquences 6.6 et 10.7 ghz. On a trouvé aussi une forte corrélation entre la valeur moyenne de la taille des grains sur 0-2 mè́tre et la différence de comportement entre les fréquences 18 et 6.6 ghz (gradient en fréquence). Dans une seconde étape, nous avons modelisé l'émissivité micro-onde de la neige. Le modèle est basé sur la résolution des équations de Maxwell au travers de la théorie des fortes fluctuations (Stogryn 1986). Une solution analytique a été développée dans le cas d'un milieu uniforme en profondeur. Lorsque les caractéristiques de la neige changent en fonction de la profondeur, la solution fait appel à une résolution numérique. Le manteau neigeux est consideré isotherme, stratifié horizontalement et isotrope a l'intérieur de chaque strate. Les résultats du modèle font apparaitre plus clairement les contributions de la densité de la neige, de la taille des grains et surtout de la stratification sur les signatures spectrales.
Author: Ludovic Brucker Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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La cryosphère a un rôle essentiel dans le système climatique entre autre parce qu'elle réfléchit une fraction importante de l'énergie solaire parvenant à la surface de la Terre et qu'elle contient une grande quantité d'eau douce sous forme solide. Du fait de la grande sensibilité de la cryosphère aux variables climatiques comme la température et les précipitations, les différents éléments de la cryosphère, tels que la calotte polaire Antarctique et la neige saisonnière dans les régions subarctiques, sont des indicateurs du changement climatique global. Toutefois, nos connaissances des régions polaires restent limitées par un manque d'observation in situ qui s'explique par l'isolement de ces régions et les conditions météorologiques difficiles. L'analyse de ces observations éparses peut être renforcée grâce à la télédétection spatiale et ainsi réduire les incertitudes sur les tendances climatiques observées aux hautes latitudes. En effet, la télédétection permet des observations continues et à grande échelle des régions polaires et subpolaires. La télédétection passive, en particulier dans le domaine spectral des micro-ondes, est adaptée à l'interprétation et au suivi des propriétés physiques du manteau neigeux. Effectivement, le rayonnement micro-onde émane du sol ou du manteau neigeux lui-même, puis se propage jusqu'à la surface. Ainsi, le rayonnement émergeant contient de l'information sur les variations verticales des propriétés de la neige, telles que la température ou les propriétés de microstructure (taille de grains et densité). Ces trois propriétés de la neige déterminent l'émission micro-onde d'un manteau sec. Lorsqu'il est humide, la teneur en eau liquide devient par contre la propriété dominant l'émission. Les évolutions temporelles et les variations verticales de ces différentes propriétés sont définies par la métamorphose. Leur lien avec l'émission micro-onde est considéré dans le transfert radiatif. Cette thèse a pour objectif d'expliquer l'émission micro-onde de la neige par voie de modélisation afin de comprendre l'évolution des principales propriétés physiques de la neige. Le transfert radiatif dans la neige a été calculé avec les modèles multicouches Microwave Emission Model of Layered Snowpacks (MEMLS) et MultiLayered Dense Media Radiative Transfer (DMRT-ML), s'appuyant sur des approches respectivement semi-empirique et théorique. Les profils stratigraphiques de la neige utilisés en entrée ont été mesurés, estimés de façon aléatoire, modélisés avec une relation simple de la métamorphose ou avec le modèle d'évolution thermodynamique de la neige Crocus. Ces modèles et approches ont été appliqués sur deux types de manteau neigeux, permanent en Antarctique et saisonnier au Québec. Dans le premier cas, l'évolution temporelle de la température de brillance a été modélisée localement, à Dôme C, à partir de mesures in situ des propriétés de la neige. Dans cette approche, l'émissivité est modélisée à partir de mesures et reste par conséquent applicable localement. Pour modéliser l'émissivité à l'échelle de l'Antarctique, différents profils synthétiques de taille de grains et de densité ont été testés. Dans tous les cas, la variation verticale de la taille de grains est apparue déterminante pour prévoir l'émissivité en polarisation verticale. Cette sensibilité a été exploitée pour estimer à l'échelle du continent cette variable glaciologique importante. Le profil de densité et les propriétés de surface déterminent quant à eux l'écart entre les polarisations verticale et horizontale. L'émission micro-onde d'un manteau saisonnier au Québec a également été abordée. La spécificité de l'étude est de prévoir l'évolution temporelle de la température de brillance avec un modèle d'évolution thermodynamique de la neige couplé à un modèle de transfert radiatif micro-onde, ici Crocus-MEMLS. Cette approche a permis d'interpréter finement l'évolution temporelle des températures de brillance mesurées avec un radiomètre au sol et de mettre en doute certaines relations physiques du modèle Crocus. Les résultats ont mis en évidence la complexité du signal micro-onde pour des manteaux évoluant rapidement à des températures proches du point de fusion.
Author: Jean Mondet (auteur en géophysique).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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L'albedo de la surface antarctique joue un role important dans les etudes climatologiques. Essentiellement deux facteurs peuvent modifier sa valeur : la taille des grains de neige et la rugosite de surface generee par les vents dominants. Ces caracteristiques de surface varient dans l'espace et dans le temps et seuls les satellites permettent regulierement leurs estimations sur un continent aussi vaste, inhospitalier et isole que l'antarctique. Parmi les instruments de teledetection, polder (polarization and directionality of the earth's reflectances), a bord du satellite adeos, est le premier a offrir jusqu'a 14 observations d'un meme site, dans les domaines spectraux du visible et du proche infrarouge, sous des angles de visee differents, au cours d'une seule orbite. Comme sa fauchee est large et que les orbites d'adeos se recoupent a proximite des poles, les regions polaires profitent d'une bonne couverture quotidienne. Par consequent, polder semble etre particulierement bien adapte pour etudier les fdrbs (fonctions de distribution des reflectances bidirectionnelles) de la neige antarctique. Dans cette etude est montree l'analyse des donnees polder du mois de novembre 1996, dans une region limitee de l'antarctique. Apres elimination des nuages, par l'utilisation notamment des mesures de polarisation, des fdrbs caracteristiques de differentes zones ont ete restituees qui ont permis l'extraction d'informations relatives a la rugosite de surface et a la taille des grains de neige.
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L'ALBEDO DE LA SURFACE ANTARCTIQUE JOUE UN ROLE IMPORTANT DANS LES ETUDES CLIMATOLOGIQUES. ESSENTIELLEMENT DEUX FACTEURS PEUVENT MODIFIER SA VALEUR : LA TAILLE DES GRAINS DE NEIGE ET LA RUGOSITE DE SURFACE GENEREE PAR LES VENTS DOMINANTS. CES CARACTERISTIQUES DE SURFACE VARIENT DANS L'ESPACE ET DANS LE TEMPS ET SEULS LES SATELLITES PERMETTENT REGULIEREMENT LEURS ESTIMATIONS SUR UN CONTINENT AUSSI VASTE, INHOSPITALIER ET ISOLE QUE L'ANTARCTIQUE. PARMI LES INSTRUMENTS DE TELEDETECTION, POLDER (POLARIZATION AND DIRECTIONALITY OF THE EARTH'S REFLECTANCES), A BORD DU SATELLITE ADEOS, EST LE PREMIER A OFFRIR JUSQU'A 14 OBSERVATIONS D'UN MEME SITE, DANS LES DOMAINES SPECTRAUX DU VISIBLE ET DU PROCHE INFRAROUGE, SOUS DES ANGLES DE VISEE DIFFERENTS, AU COURS D'UNE SEULE ORBITE. COMME SA FAUCHEE EST LARGE ET QUE LES ORBITES D'ADEOS SE RECOUPENT A PROXIMITE DES POLES, LES REGIONS POLAIRES PROFITENT D'UNE BONNE COUVERTURE QUOTIDIENNE. PAR CONSEQUENT, POLDER SEMBLE ETRE PARTICULIEREMENT BIEN ADAPTE POUR ETUDIER LES FDRBS (FONCTIONS DE DISTRIBUTION DES REFLECTANCES BIDIRECTIONNELLES) DE LA NEIGE ANTARCTIQUE. DANS CETTE ETUDE EST MONTREE L'ANALYSE DES DONNEES POLDER DU MOIS DE NOVEMBRE 1996, DANS UNE REGION LIMITEE DE L'ANTARCTIQUE. APRES ELIMINATION DES NUAGES, PAR L'UTILISATION NOTAMMENT DES MESURES DE POLARISATION, DES FDRBS CARACTERISTIQUES DE DIFFERENTES ZONES ONT ETE RESTITUEES QUI ONT PERMIS L'EXTRACTION D'INFORMATIONS RELATIVES A LA RUGOSITE DE SURFACE ET A LA TAILLE DES GRAINS DE NEIGE.
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Dans une première partie de ce travail, la fonte estivale partielle de la neige Antarctique, qui affecte fortement l'émissivité micro-onde de la surface, est identifiée et comptabilisée au cours de 18 années sur la période 1980-1999. Pour cela, un algorithme de traitement des données satellitales s'adaptant à la variabilité spatiale et inter-annuelle de la température de brillance moyenne de la neige a été développé. Le cumul du produit de la surface affectée par la fonte par la durée de la période de fonte, appelé Cumulative Melting Surface (CMS), est un des 3 indices définis et discutés ici. En moyenne sur les 20 années, le CMS Antarctique a diminué de 1.8 [plus ou moins] 1 %/an, résultat cohérent avec un refroidissement des températures moyennes du mois de janvier sur le continent, récemment identifié par d'autres à partir de mesures dans l'infra-rouge. De plus, les indices de fonte comportent les signatures de l'Oscillation Antarctique (AO), et peut-être de l'oscillation Sud El Nino (ENSO). Les modèles actuels de circulation générale de l'atmosphère (MCGA) prennent mal en compte certaines des caractéristiques du climat des zones polaires. Ainsi, la simulation du bilan d'énergie de surface, donc la fonte, par le MCGA LMDz est encore peu fiable. Afin d'améliorer ce point, nous avons testé une paramétrisation non-locale des flux turbulents de surface pour les couches limites très durables et très stables (typiques de la longue nuit polaire antarctique). Cette paramétrisation autorise la propagation verticale des ondes de gravité depuis la troposphère libre, et simule donc l'apparition de turbulence intermittente dans la couche stable. Malgré la forte variabilité climatique inter-annuelle, il semblerait que la température du sol et l'intensité du vent soient généralement mieux décrites à l'intérieur du continent, mais un problème de découplage entre le sol et le premier niveau vertical du modèle apparaît près de Vostok.
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Dans une première partie de ce travail, la fonte estivale partielle de la neige Antarctique, qui affecte fortement l'émissivité micro-onde de la surface, est identifiée et comptabilisée au cours de 18 années sur la période 1980-1999. Pour cela, un algorithme de traitement des données satellitales s'adaptant à la variabilité spatiale et inter-annuelle de la température de brillance moyenne de la neige a été développé. Le cumul du produit de la surface affectée par la fonte par la durée de la période de fonte, appelé Cumulative Melting Surface (CMS), est un des 3 indices définis et discutés ici. En moyenne sur les 20 années, le CMS Antarctique a diminué de 1.8 [plus ou moins] 1 %/an, résultat cohérent avec un refroidissement des températures moyennes du mois de janvier sur le continent, récemment identifié par d'autres à partir de mesures dans l'infra-rouge. De plus, les indices de fonte comportent les signatures de l'Oscillation Antarctique (AO), et peut-être de l'oscillation Sud El Nino (ENSO). Les modèles actuels de circulation générale de l'atmosphère (MCGA) prennent mal en compte certaines des caractéristiques du climat des zones polaires. Ainsi, la simulation du bilan d'énergie de surface, donc la fonte, par le MCGA LMDz est encore peu fiable. Afin d'améliorer ce point, nous avons testé une paramétrisation non-locale des flux turbulents de surface pour les couches limites très durables et très stables (typiques de la longue nuit polaire antarctique). Cette paramétrisation autorise la propagation verticale des ondes de gravité depuis la troposphère libre, et simule donc l'apparition de turbulence intermittente dans la couche stable. Malgré la forte variabilité climatique inter-annuelle, il semblerait que la température du sol et l'intensité du vent soient généralement mieux décrites à l'intérieur du continent, mais un problème de découplage entre le sol et le premier niveau vertical du modèle apparaît près de Vostok.
Author: Bruno Voituriez Publisher: UNESCO ISBN: Category : Science Languages : en Pages : 132
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El Nino, caprice of the heavens, scapegoat for every calamity? The general public cannot really understand what is behind the El Nino phenomenon. The book offers a tour of the Earth's climate to understand one of its normal but extreme components.
Author: Sylviane Surdyk
Author: Sylviane Surdyk
Author: Ludovic Brucker
Author: Jean Mondet (auteur en géophysique).)
Author: JEAN.. MONDET
Author: Olivier Torinesi
Author: Olivier Torinesi
Author: Bruno Voituriez