TELEDETECTION DES CALOTTES POLAIRES PAR ALTIMETRIE SATELLITAIRE PDF Download
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UNE MESURE DE L'EVOLUTION ACTUELLE DU CLIMAT TERRESTRE PEUT ETRE LA VARIATION DU NIVEAU MOYEN DES OCEANS. CETTE MESURE REPRESENTE L'INTEGRALE DE TOUS LES EFFETS D'UN CHANGEMENT DE CLIMAT ET DOIT ETRE FINE. LES PRINCIPALES COMPOSANTES DE CETTE INTEGRALE SONT LA DILATATION THERMIQUE DES COUCHES SUPERIEURES DE L'OCEAN, LA FONTE DES GLACIERS TEMPERES ET LA FONTE/GONFLEMENT DES CALOTTES POLAIRES. LA DYNAMIQUE D'UNE CALOTTE POLAIRE EST REGIE PRINCIPALEMENT PAR LES TAUX D'ACCUMULATION A L'INTERIEUR DU CONTINENT ET LES TAUX D'EVACUATION DE LA GLACE EN PERIPHERIE. LE SEUL MOYEN D'ESTIMER LES VARIATIONS DU VOLUME DE GLACE ET DE LES INTERPRETER EST D'UTILISER L'ALTIMETRIE SATELLITAIRE. PAR AILLEURS, C'EST AUSSI UN MOYEN D'OBTENIR DES INFORMATIONS SUR LA STRUCTURE DE LA SURFACE LIEES A LA CLIMATOLOGIE. DANS LA PREMIERE PARTIE DE CETTE THESE, ON ANALYSE LES DONNEES DU SATELLITE ERS1 SUR L'ANTARCTIQUE ET LE GROENLAND ET CELLES DU SATELLITE TOPEX/POSEIDON SUR LE SUD DU GROENLAND. LA MESURE DE HAUTEUR PEUT ETRE BIAISEE PAR LA PENETRATION DES ONDES RADAR DANS LE MANTEAU NEIGEUX. LE SIGNAL ALTIMETRIQUE EST ANALYSE A TOUTES LES ECHELLES. DES PARAMETRES DECRIVANT L'ECHO RADAR PERMETTENT DE DECRIRE L'ETAT DE SURFACE (RUGOSITE, HAUTEUR DES DUNES DE NEIGE, STRUCTURE DU MANTEAU NEIGEUX), MAIS LE PROBLEME RESTE SOUS-DETERMINE. L'UTILISATION DE L'ALTIMETRIE BI-FREQUENCE (TOPEX/POSEIDON) EST UNE PREMIERE SOLUTION. DANS LA DEUXIEME PARTIE, ON S'INTERESSE AUX VARIATIONS TEMPORELLES DE LA MESURE ALTIMETRIQUE. AVEC LES DONNEES D'ERS1 ON CONSTATE UNE TRES GRANDE VARIABILITE DE LA MESURE. CETTE VARIABILITE PERMET DE DETERMINER DES CARACTERISTIQUES DU MANTEAU NEIGEUX ET DE PROPOSER UNE CORRECTION DE LA MESURE DE HAUTEUR DES EFFETS DE PENETRATION RADAR. ENFIN, UNE APPLICATION EST FAITE EN COMPARANT LES MESURES EFFECTUEES PAR SEASAT (EN 1978) ET ERS1 (EN 1992) ET DES INTERPRETATIONS DU CHANGEMENT DE HAUTEUR OBSERVE SONT PROPOSEES. EN CONCLUSION, DANS LA ZONE D'ACCUMULATION LES MESURES ALTIMETRIQUES SUR DE LONGUES PERIODES DOIVENT PERMETTRE D'OBTENIR UNE SERIE TEMPORELLE FIABLE AVEC UNE COUVERTURE SPATIALE PRESQUE GLOBALE. ENSUITE, DANS LA ZONE PERIPHERIQUE OU C'EST L'ECOULEMENT QUI EST DOMINANT, LES MESURES ALTIMETRIQUES DEVRONT ETRE COMPLETEES PAR L'INTERFEROMETRIE RADAR SATELLITAIRE.
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UNE MESURE DE L'EVOLUTION ACTUELLE DU CLIMAT TERRESTRE PEUT ETRE LA VARIATION DU NIVEAU MOYEN DES OCEANS. CETTE MESURE REPRESENTE L'INTEGRALE DE TOUS LES EFFETS D'UN CHANGEMENT DE CLIMAT ET DOIT ETRE FINE. LES PRINCIPALES COMPOSANTES DE CETTE INTEGRALE SONT LA DILATATION THERMIQUE DES COUCHES SUPERIEURES DE L'OCEAN, LA FONTE DES GLACIERS TEMPERES ET LA FONTE/GONFLEMENT DES CALOTTES POLAIRES. LA DYNAMIQUE D'UNE CALOTTE POLAIRE EST REGIE PRINCIPALEMENT PAR LES TAUX D'ACCUMULATION A L'INTERIEUR DU CONTINENT ET LES TAUX D'EVACUATION DE LA GLACE EN PERIPHERIE. LE SEUL MOYEN D'ESTIMER LES VARIATIONS DU VOLUME DE GLACE ET DE LES INTERPRETER EST D'UTILISER L'ALTIMETRIE SATELLITAIRE. PAR AILLEURS, C'EST AUSSI UN MOYEN D'OBTENIR DES INFORMATIONS SUR LA STRUCTURE DE LA SURFACE LIEES A LA CLIMATOLOGIE. DANS LA PREMIERE PARTIE DE CETTE THESE, ON ANALYSE LES DONNEES DU SATELLITE ERS1 SUR L'ANTARCTIQUE ET LE GROENLAND ET CELLES DU SATELLITE TOPEX/POSEIDON SUR LE SUD DU GROENLAND. LA MESURE DE HAUTEUR PEUT ETRE BIAISEE PAR LA PENETRATION DES ONDES RADAR DANS LE MANTEAU NEIGEUX. LE SIGNAL ALTIMETRIQUE EST ANALYSE A TOUTES LES ECHELLES. DES PARAMETRES DECRIVANT L'ECHO RADAR PERMETTENT DE DECRIRE L'ETAT DE SURFACE (RUGOSITE, HAUTEUR DES DUNES DE NEIGE, STRUCTURE DU MANTEAU NEIGEUX), MAIS LE PROBLEME RESTE SOUS-DETERMINE. L'UTILISATION DE L'ALTIMETRIE BI-FREQUENCE (TOPEX/POSEIDON) EST UNE PREMIERE SOLUTION. DANS LA DEUXIEME PARTIE, ON S'INTERESSE AUX VARIATIONS TEMPORELLES DE LA MESURE ALTIMETRIQUE. AVEC LES DONNEES D'ERS1 ON CONSTATE UNE TRES GRANDE VARIABILITE DE LA MESURE. CETTE VARIABILITE PERMET DE DETERMINER DES CARACTERISTIQUES DU MANTEAU NEIGEUX ET DE PROPOSER UNE CORRECTION DE LA MESURE DE HAUTEUR DES EFFETS DE PENETRATION RADAR. ENFIN, UNE APPLICATION EST FAITE EN COMPARANT LES MESURES EFFECTUEES PAR SEASAT (EN 1978) ET ERS1 (EN 1992) ET DES INTERPRETATIONS DU CHANGEMENT DE HAUTEUR OBSERVE SONT PROPOSEES. EN CONCLUSION, DANS LA ZONE D'ACCUMULATION LES MESURES ALTIMETRIQUES SUR DE LONGUES PERIODES DOIVENT PERMETTRE D'OBTENIR UNE SERIE TEMPORELLE FIABLE AVEC UNE COUVERTURE SPATIALE PRESQUE GLOBALE. ENSUITE, DANS LA ZONE PERIPHERIQUE OU C'EST L'ECOULEMENT QUI EST DOMINANT, LES MESURES ALTIMETRIQUES DEVRONT ETRE COMPLETEES PAR L'INTERFEROMETRIE RADAR SATELLITAIRE.
Author: Frédérique Rémy Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 450
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AFIN D'EXPLOITER LES NOMBREUSES INFORMATIONS CONTENUES DANS LES CALOTTES POLAIRES, ARCHIVES GLACIAIRES DE LA TERRE ET TEMOIN DE L'EVOLUTION CLIMATIQUE, LES MODELES ONT BESOIN DE NOMBREUSES DONNEES A ECHELLE GLOBALE. L'OBJECTIF PRINCIPAL DE CE TRAVAIL EST L'APPORT D'UNE TOPOGRAPHIE FINE, ISSUE DE L'ALTIMETRIE SPATIALE, AUX PROBLEMES DE DATATION ET D'EVOLUTION. AU NIVEAU DE LA GLACIOLOGIE, IL S'AGIT DE DISTINGUER CES TACHES, AU NIVEAU DE L'ALTIMETRIE, DE TIRER PROFIT D'UN INSTRUMENT CONCU POUR L'OCEAN, NOTAMMENT EN COMPRENANT SES LIMITES ET LES ERREURS SPECIFIQUES A NOTRE THEMATIQUE. NOUS MONTRONS QUE, PAR LE CHOIX D'UNE METHODE APPROPRIEE ET SPECIALEMENT ADAPTEE, UNE PRECISION SUBMETRIQUE EST ACCESSIBLE, PERMETTANT DE REMPLIR LES OBJECTIFS. PAR AILLEURS, AFIN DE S'ASSURER DE LA NATURE EXACTE DE LA REFLEXION, (UN ECHO DE VOLUME POUVANT FAUSSER L'INTERPRETATION DE LA HAUTEUR ALTIMETRIQUE), NOUS SOMMES AMENES A ETUDIER L'INTENSITE DU SIGNAL REEMIS PAR LA SURFACE. NOUS MONTRONS ALORS QUE CE PARAMETRE EST TRES FORTEMENT CORRELE AUX VENTS CATABATIQUES ET EN CONSTITUE UNE MESURE, UTILE POUR LES METEOROLOGUES, POUR L'ETUDE DES TRANSPORTS DE NEIGE OU POUR L'INTERPRETATION D'AUTRES CAPTEURS. ENFIN, CETTE ETUDE, DOUBLEE D'UNE ETUDE COMPARATIVE ALTIMETRE-DIFFUSIOMETRE ET ALTIMETRE-RADIOMETRE NOUS ASSURE QUE DANS PLUS DE LA MOITIE DES CAS, LE SIGNAL ALTIMETRIQUE EST DOMINE PAR UN ECHO DE SURFACE; LA HAUTEUR ALTIMETRIQUE CORRESPOND BIEN A L'ALTITUDE DE LA CALOTTE, LA PRECISION OBTENUE LORS DE LA CONSTRUCTION DE CARTE EST DONC TRES ENCOURAGEANTE QUANT AUX OBJECTIFS A ATTEINDRE
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La calotte polaire antarctique est constituée d'une épaisse couche de glace surmontée d'un névé d'une centaine de mètres d'épaisseur. Si les observations satellites, avec une couverture quasi-globale du continent, ont permis depuis bientôt 40 ans de fournir de nombreuses informations sur sa topographie et quelques propriétés de sa surface, la connaissance de son manteau neigeux est encore très limitée. Depuis 2002 et le lancement de ENVISAT, on dispose d'un altimètre radar qui couvre 80% de la calotte polaire Antarctique, dont la particularité est d'acquérir des signaux à deux fréquences différentes (bande S à 3.2 GHz et bande Ku à 13.6 GHz). Ces deux ondes pénètrent dans le manteau neigeux sur plusieurs mètres et ont des sensibilités aux propriétés de la neige différentes. Ainsi, l'idée de cette thèse est d'utiliser cette double information pour retrouver les propriétés du manteau neigeux. On résous cette problématique par une analyse et une modélisation des signaux altimétriques bi fréquences sur la calotte polaire, puis par leur inversion. On se penche tout d'abord sur quelques études de cas pour estimer la sensibilité des signaux aux différentes propriétés de la neige: rugosité de la surface, strates en profondeur, puis que le signal altimétrique est sujet à des variations saisonnières. Un modèle de l'interaction de l'onde avec le manteau neigeux est ensuite réalisé. Le modèle permet d'expliquer les variations saisonnières observées par la densification de la neige en surface. On développe finalement un protocole de mesure de la rugosité de la neige, qui est testé sur un glacier du Spitzberg.
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SEULES LES DONNEES SPATIALES PERMETTENT EN ANTARCTIQUE D'AVOIR DES DONNEES A L'ECHELLE GLOBALE. MAIS LA NEIGE EST UN MILIEU TRES COMPLEXE ET DE NOMBREUX PARAMETRES DE LA PHYSIQUE DE LA MESURE SATELLITAIRE RESTENT IRRESOLUS. LE DIFFUSIOMETRE, INSTRUMENT CONCU POUR MESURER LA DIRECTION ET L'INTENSITE DU VENT AU-DESSUS DE L'OCEAN PEUT PERMETTRE DE REPONDRE A CES PROBLEMES EN RAISON DES NOMBREUX PARAMETRES QU'IL CONTIENT. APRES UNE DISCUSSION DES RESULTATS DEJA OBTENUS AU-DESSUS DE L'ANTARCTIQUE PAR D'AUTRES MESURES SPATIALES (ALTIMETRIE ET RADIOMETRIE MICROONDE) ET UNE DESCRIPTION DU FONCTIONNEMENT DU DIFFUSIOMETRE, UNE ETUDE SEMI-EMPIRIQUE MONTRE QU'UN MODELE D'ECHO DE SURFACE A DEUX ECHELLES DE RUGOSITE SEMBLE BIEN REPRESENTER LES DONNEES DE CET INSTRUMENT. EN EFFET, LES VENTS CATABATIQUES CREENT DE PETITES ONDULATIONS A L'ECHELLE CENTIMETRIQUE ET DES DUNES DE NEIGE D'UNE DIZAINE DE CENTIMETRES ALLONGEES DANS LE SENS DU VENT. LE SIGNAL DIFFUSIOMETRIQUE DECROIT DE 10 A 20 DB AVEC L'INCIDENCE. UN SIGNAL ADDITIONNEL DE 5 DB EST OBSERVE QUI DEPEND DE L'AZIMUT DE VISEE. LA DIRECTION ET L'INTENSITE DU VENT SONT AINSI DETERMINEES DANS LE SECTEUR OBSERVE. CES VENTS SONT EN EXCELLENT ACCORD AVEC CEUX ESTIMES A L'AIDE D'UN MODELE NUMERIQUE DES ECOULEMENTS ATMOSPHERIQUE. CE TRAVAIL MET EN EVIDENCE L'IMPORTANCE DU VENT DANS L'INTERPRETATION DES AUTRES DONNEES SPATIALES
Author: Barbara Bourdelles Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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La télédétection satellitaire est un outil privilegié pour estimer les caractéristiques des calottes polaires, régions difficiles d'accès de notre planète. Dans le spectre visible et proche infrarouge, les informations reçues proviennent des premiers centimètres du manteau neigeux. Or, la modélisation des propriétés optiques de la neige dans ces gammes d'ondes montre que la réflectance de la neige dépend de la taille de ses grains. Le sujet de cette thèse est d'étudier les relations entre les données de télédétection et la réflectance théorique de la neige pour calculer la taille des grains de la couche de surface d'un manteau neigeux. Une méthode de détermination de la taille des grains est proposée et on effectue une étude de sensibilité aux paramètres intervenant dans le processus: atmosphère, étalonnage, topographie. Deux modèles théoriques sont etudiés et utilisés, sur l'Antarctique et sur les Alpes. De simples rapports de réflectances mesurées dans des canaux différents donnent par ailleurs des résultats prometteurs, et permettront peut-être un suivi opérationnel du manteau neigeux. Enfin, une collaboration avec le centre d'études de la neige de météofrance a donné lieu à uneéetude des propriétés optiques de la neige polluée par des composants atmosphériques.
Author: Barbara Bourdelles Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 188
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La télédétection satellitaire est un outil privilegié pour estimer les caractéristiques des calottes polaires, régions difficiles d'accès de notre planète. Dans le spectre visible et proche infrarouge, les informations reçues proviennent des premiers centimètres du manteau neigeux. Or, la modélisation des propriétés optiques de la neige dans ces gammes d'ondes montre que la réflectance de la neige dépend de la taille de ses grains. Le sujet de cette thèse est d'étudier les relations entre les données de télédétection et la réflectance théorique de la neige pour calculer la taille des grains de la couche de surface d'un manteau neigeux. Une méthode de détermination de la taille des grains est proposée et on effectue une étude de sensibilité aux paramètres intervenant dans le processus: atmosphère, étalonnage, topographie. Deux modèles théoriques sont etudiés et utilisés, sur l'Antarctique et sur les Alpes. De simples rapports de réflectances mesurées dans des canaux différents donnent par ailleurs des résultats prometteurs, et permettront peut-être un suivi opérationnel du manteau neigeux. Enfin, une collaboration avec le centre d'études de la neige de météofrance a donné lieu à uneéetude des propriétés optiques de la neige polluée par des composants atmosphériques
Book Description
Cet ouvrage à destination des étudiants en Licence et Master de sciences présente l’ensemble des principes physiques fondamentaux de la télédétection puis, à travers cinq chapitres thématiques, traite de ses principaux domaines d’application pour l’observation du système climatique terrestre. Chaque chapitre présente d’abord les variables pertinentes et la façon dont elles sont mesurées par télédétection, puis le cours s’appuie sur les missions spatiales actuellement en orbite pour illustrer ces notions théoriques. Des témoignages de scientifiques ou ingénieurs experts sont disponibles sur dunod.com et permettent d’ancrer le cours dans l’actualité scientifique des grands projets internationaux d’observation de la Terre. Des QCM et exercices corrigés permettent à l’étudiant de faire le point sur l’acquisition des connaissances.
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Dans le contexte actuel du réchauffement climatique, l'une des principales sources d'incertitude pour l'élévation du niveau de la mer est la contribution de la calotte Antarctique. L'étendue et les conditions météorologiques extrêmes de ce continent font de la télédétection spatiale un moyen utile pour son suivi sur le long terme. Les observations satellites altimétriques et radiométriques dans la gamme des micro-ondes rendent compte de l'évolution des propriétés du manteau neigeux de la calotte. L'altimétrie radar, par des mesures répétées de l'élévation de la topographie de surface, permet de quantifier les variations de volume sur l'ensemble du continent. Cependant, la pénétration de l'onde radar dans la neige affecte négativement cette quantification. Les méthodes proposées pour minimiser les erreurs de pénétration sont toutes basées sur des relations avec le coefficient de rétrodiffusion radar. La compréhension des variations annuelles et inter-annuelles du coefficient de rétrodiffusion est nécessaire pour améliorer la précision de l'estimation de l'élévation de la surface donc du bilan de volume de la calotte. Cette thèse a pour objectif d'étudier le coefficient de rétrodiffusion mesuré par les altimètres sur l'ensemble du continent, sujet qui jusqu'à aujourd'hui a reçu peu d'attention. Les altimètres radars embarqués à bord d'ENVISAT (bandes S et Ku) et de SARAL/AltiKa (bande Ka) ont des sensibilités différentes aux propriétés de la neige. Nous nous sommes intéressés aux caractéristiques annuelles et inter-annuelles des coefficients de rétrodiffusion dans ces trois bandes. Une étude de sensibilité a été réalisée avec un modèle électromagnétique afin de déterminer les propriétés du manteau neigeux qui dominent le signal saisonnier. On montre que le signal saisonnier est sensible à la densité et la rugosité de surface dans la bande S, à la température de la neige dans la bande Ka et à l'une ou à l'autre de ces variables selon la région dans la bande Ku. Les caractéristiques saisonnières du coefficient de rétrodiffusion sont ensuite comparées à celles des températures de brillance acquises par les radiomètres à bord de SARAL et de SSM/I. Les résultats indiquent une influence significative de la rugosité de surface sur les températures de brillance de la bande Ka, influence souvent considérée négligeable dans la modélisation de la température de brillance. Cette étude apporte une meilleure connaissance de la dynamique saisonnière des propriétés de proche surface de la calotte Antarctique. Elle fournit de nouveaux indices pour développer dans le futur des algorithmes robustes de correction de l'erreur de pénétration. Elle met également en lumière l'importance des missions altimétriques multi-fréquences et les possibilités qu'offrent le signal de la bande S pour l'étude des variabilités saisonnières de la rugosité de surface. En définitive, la rugosité de surface est un paramètre important à prendre en compte pour obtenir de meilleures estimations et modélisations des coefficients de rétrodiffusion et des températures de brillance.
Author: BENOIT.. LEGRESY
Author: BENOIT.. LEGRESY
Author: Frédérique Rémy
Author: Jean-Luc Michaux
Author: Pascal Lacroix
Author: MICHELE.. LEDROIT
Author: Barbara Bourdelles
Author: Barbara Bourdelles
Author: Alain Couzy
Author: Hélène Chepfer
Author: Fifi Ibrahime Adodo