Estimation des précipitations à partir de la réflectivité radar dans les systèmes convectifs tropicaux PDF Download
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L'ESTIMATION DES PRECIPITATIONS DANS LES SYSTEMES CONVECTIFS TROPICAUX D'APRES LA SEULE MESURE DU FACTEUR DE REFLECTIVITE RADAR EST ETUDIEE A PARTIR D'UN ENSEMBLE DE DONNEES COLLECTEES EN AFRIQUE SAHELIENNE ET EQUATORIALE, DANS LE CADRE DU PROGRAMME COOPERATIF EPSAT (ETUDES DE PRECIPITATIONS PAR SATELLITE). CES DONNEES SONT LES MESURES DU RADAR NUMERISE DE NIAMEY, D'UN RESEAU DE PLUVIOGRAPHES COUVRANT UN DEGRE CARRE A L'EST DE NIAMEY ET DES MESURES DE SPECTRES GRANULOMETRIQUES DE GOUTTES DE PLUIES. IL EST MONTRE QUE DANS LES PLUIES TROPICALES, LES DISTRIBUTIONS DE TAILLE DE GOUTTES SONT COMPATIBLES AVEC LE CONCEPT D'EQUILIBRE ENTRE LES PROCESSUS DE COALESCENCE ET DE FRACTIONNEMENT. CES DISTRIBUTIONS SONT CARACTERISEES PAR 5 PICS DONT LA POSITION ET L'AMPLITUDE SONT INFLUENCEES PAR L'INTENSITE DE PLUIE R. L'EXPRESSION ANALYTIQUE DES DISTRIBUTIONS A L'EQUILIBRE EST FONCTION DU SEUL PARAMETRE R. POUR LES PLUIES A L'EQUILIBRE, LE FACTEUR DE REFLECTIVITE RADAR Z ET L'INTENSITE SONT LIES PAR UNE FONCTION LINEAIRE. LES PRECIPITATIONS TROPICALES PEUVENT ETRE DECRITES AVEC SEULEMENT DEUX RELATIONS APPLICABLES AUX VALEURS DE Z SITUEES DE PART ET D'AUTRE DU SEUIL D'EQUILIBRE. LA METHODE CONSISTANT A ESTIMER LES PLUIES TROPICALES A PARTIR DE LA SEULE MESURE DU FACTEUR DE REFLECTIVITE RADAR, EN UTILISANT CES 2 RELATIONS, APPLIQUEE A UN ENSEMBLE DE CAS D'OBSERVATION DE LIGNE DE GRAIN, DONNE DE BONS RESULTATS
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L'ESTIMATION DES PRECIPITATIONS DANS LES SYSTEMES CONVECTIFS TROPICAUX D'APRES LA SEULE MESURE DU FACTEUR DE REFLECTIVITE RADAR EST ETUDIEE A PARTIR D'UN ENSEMBLE DE DONNEES COLLECTEES EN AFRIQUE SAHELIENNE ET EQUATORIALE, DANS LE CADRE DU PROGRAMME COOPERATIF EPSAT (ETUDES DE PRECIPITATIONS PAR SATELLITE). CES DONNEES SONT LES MESURES DU RADAR NUMERISE DE NIAMEY, D'UN RESEAU DE PLUVIOGRAPHES COUVRANT UN DEGRE CARRE A L'EST DE NIAMEY ET DES MESURES DE SPECTRES GRANULOMETRIQUES DE GOUTTES DE PLUIES. IL EST MONTRE QUE DANS LES PLUIES TROPICALES, LES DISTRIBUTIONS DE TAILLE DE GOUTTES SONT COMPATIBLES AVEC LE CONCEPT D'EQUILIBRE ENTRE LES PROCESSUS DE COALESCENCE ET DE FRACTIONNEMENT. CES DISTRIBUTIONS SONT CARACTERISEES PAR 5 PICS DONT LA POSITION ET L'AMPLITUDE SONT INFLUENCEES PAR L'INTENSITE DE PLUIE R. L'EXPRESSION ANALYTIQUE DES DISTRIBUTIONS A L'EQUILIBRE EST FONCTION DU SEUL PARAMETRE R. POUR LES PLUIES A L'EQUILIBRE, LE FACTEUR DE REFLECTIVITE RADAR Z ET L'INTENSITE SONT LIES PAR UNE FONCTION LINEAIRE. LES PRECIPITATIONS TROPICALES PEUVENT ETRE DECRITES AVEC SEULEMENT DEUX RELATIONS APPLICABLES AUX VALEURS DE Z SITUEES DE PART ET D'AUTRE DU SEUIL D'EQUILIBRE. LA METHODE CONSISTANT A ESTIMER LES PLUIES TROPICALES A PARTIR DE LA SEULE MESURE DU FACTEUR DE REFLECTIVITE RADAR, EN UTILISANT CES 2 RELATIONS, APPLIQUEE A UN ENSEMBLE DE CAS D'OBSERVATION DE LIGNE DE GRAIN, DONNE DE BONS RESULTATS
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Un ensemble de données radar collectées sur divers sites du réseau américain de radars bande S, Nexrad (Next Generation Weather Radar), est utilisé pour analyser la fonction de distribution de probabilité (fdp) du facteur de réflectivité radar (Z) des précipitations, soit P(Z). Nous avons étudié et comparé divers types de systèmes précipitants : 1) orages grêlifères sur le site continental de Little Rock (Arkansas), 2) convection péninsulaire et côtière à Miami (Floride), 3) convection côtière et transition terre/mer à Brownsville (Texas) , 4) convection maritime tropicale à Hawaii, 5) convection maritime des latitudes moyennes à Eureka (Californie), 6) neige associée aux systèmes frontaux continentaux d'hiver à New York City (New York) et 7) neige à Middleton Island (Alaska), une zone maritime des hautes latitudes. On montre que chaque type de système précipitant a une signature spécifique au niveau de la forme de P(Z). La distribution P(Z) a une forme complexe. Nous montrons qu'il s'agit d'un mélange de plusieurs composantes gaussiennes, chacune étant attribuable à un type de précipitation. Avec l'algorithme EM (Expectation Maximisation) de Dempster et al. 1977, basé sur la méthode du maximum devraisemblance, on décompose la fdp des systèmes précipitants en quatre compo-santes : 1) le nuage et les précipitations de très faible intensité ou drizzle, 2) les précipitations stratiformes, 3) les précipitations convectives et 4) la grêle. Chaque composante est représentée par une gaussienne définie par sa moyenne, sa variance et la proportion de l'aire qu'elle occupe dans le mélange. On a mis en évidence l'absence de composante grêle dans les P(Z) des cas de systèmes convectifs maritimes et côtiers. Les chutes de neige correspondent à des distributions P(Z) plus régulières. La présence de plusieurs composantes dans P(Z) est liée à des différences dans la dynamique et la microphysique propres à chaque composante. Une combinaison linéaire des différentes composantes gaussiennes a permis d'obtenir un très bon ajustement de P(Z). Nous présentons ensuite une application des résultats de la décomposition de P(Z). Nous avons isolé chaque composante, et pour chacune d'elles, la distribution de réflectivité est convertie en une distribution d'intensité de précipitation (R), soit P(R) ayant comme paramètres μR et sR2 qui sont respectivement la moyenne et la variance. On montre, sur le le graphe (μR ,sR2), que chaque composante occupe une région spécifique, suggérant ainsi que les types de précipitation identifiés constituent des populations distinctes. Par exemple, la position des points représentatifs de la neige montre que cette dernière est statistiquement différente de la pluie. Le coefficient de variation de P(R), CVR = sR /μR est constant pour chaque type de précipitation. Ce résultat implique que la connaissance de CVR et la mesure de l'un des paramètres de P(R) permet de déterminer l'autre et de définir la distributionde l'intensité de précipitation pour chaque composante. L'influence des coefficients a et b de la relation Z = aRb sur P(R) a été également discutée.
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LE DEVELOPPEMENT DES RADARS METEOROLOGIQUES DOPPLER AEROPORTES BI-FAISCEAUX PERMET D'OBSERVER EN 3D LES CHAMPS DE VENTS ET DE PRECIPITATION QUI SONT ASSOCIES AUX SYSTEMES CONVECTIFS INTENSES. CEPENDANT, LA TAILLE LIMITEE DES ANTENNES EMBARQUEES IMPOSE L'UTILISATION DE RADARS HAUTES FREQUENCES, DONT LES FAISCEAUX SONT TRES ATTENUES PENDANT LA TRAVERSEE DES CELLULES DE PLUIE. CETTE THESE A POUR OBJET DE CORRIGER CES EFFETS, AFIN DE POUVOIR CALCULER LES CHAMPS DE PRECIPITATION DE FACON PLUS PRECISE. ELLE PEUT SE RESUMER EN DEUX PARTIES : DEVELOPPEMENT ALGORITHMIQUE : L'ANCIENNE ANALYSE STEREORADAR (QUI CALCULE INDEPENDAMMENT LA REFLECTIVITE NON ATTENUEE Z ET L'ATTENUATION SPECIFIQUE K) A ETE REECRITE EN COORDONNEES CARTESIENNES AFIN D'AMELIORER SA SOUPLESSE D'EMPLOI. PUIS, DEUX NOUVELLES APPROCHES QUI EXPLOITENT EGALEMENT LA STRATEGIE D'ECHANTILLONNAGE BI-FAISCEAUX DES RADARS, ONT ETE DEVELOPPEES. L'ANALYSE QUAND-BEAM EST RESERVEE AUX JEUX DE DONNEES OU DEUX AVIONS ONT OPERE SIMULTANEMENT, ALORS QUE LE DUAL-BEAM EST UNE APPROCHE PLUS SIMPLE QUI NE NECESSITE LES DONNEES QUE D'UN SEUL RADAR. ANALYSE DES DONNEES : UNE APPLICATION DE CES TECHNIQUES A UN SYSTEME PRECIPITANT ECHANTILLONNE PENDANT TOGA-COARE EST PROPOSEE. LES CHAMPS Z ET K SONT VALIDES PAR INTER-COMPARAISON ET LES RELATIONS LIANT K A Z SONT CONFRONTEES A CELLE DONNEE PAR UN MODELE DE DIFFUSION UTILISANT LES MESURES MICROPHYSIQUES RECUEILLIES IN-SITU PAR LES AVIONS. LES CHAMPS 3D DE Z ET K MONTRENT QUE LES PLUIES TENDENT VERS UN SPECTRE D'EQUILIBRE EN RAISON DES PHENOMENES DE COLLISION ET DE COALESCENCE. DES RELATIONS ENTRE R, Z ET K SONT ENSUITE ETABLIES EN FAISANT DES HYPOTHESES SUR LA DISTRIBUTION DIMENSIONNELLE DES HYDROMETEORES, PUIS SONT APPLIQUEES AUX DONNEES CORRIGEES. FINALEMENT, LA VALEUR DU TAUX PRECIPITANT AINSI CALCULE EST INTEGREE SUR LA SURFACE DES CELLULES DE PLUIE. ELLE EST 3 FOIS PLUS GRANDE QUE CELLE OBTENUE EN UTILISANT UNE RELATION R(Z,K) CLASSIQUE ET LES DONNEES ATTENUEES.
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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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LA GRANDE VARIABILITE DE L'INTENSITE ET DES CARACTERISTIQUES STRUCTURALES DES PRECIPITATIONS EST L'UNE DES DIFFICULTES MAJEURES RENCONTREES DANS LA PARAMETRISATION DES CHAMPS DE PLUIE. NOTAMMENT LES DISTRIBUTIONS DE TAILLES DES CELLULES DE PLUIE SONT ENCORE TRES MAL CONNUES. L'OBJET PRINCIPAL DE LA PRESENTE ETUDE EST DECRIRE ET DISCUTER LA DISTRIBUTION STATISTIQUE DE LA TAILLE DES CELLULES DE PLUIE COMPOSANT LES SYSTEMES DE PRECIPITATIONS TROPICAUX ET DES LATITUDES MOYENNES A PARTIR D'UNE BASE DES DONNEES RADAR NUMERISEES, PUIS D'UTILISER LES RESULTATS POUR UNE ESTIMATION DE PLUIE A L'AIDE D'UNE METHODE A SEUIL. POUR TRAITER LES IMAGES RADAR, UN LOGICIEL DE DETERMINATION DES CONTOURS DES CELLULES POUR DIFFERENTS TAUX DE PLUIE A ETE DEVELOPPE. ON MONTRE QUE LA DISTRIBUTION DU NOMBRE DE CELLULES EN FONCTION DE LA TAILLE POUR DIFFERENTS SEUILS DE TAUX DE PLUIE, PEUT ETRE REPRESENTEE PAR UNE RELATION DE FORME EXPONENTIELLE. ON TROUVE QUE LA PENTE DES DISTRIBUTIONS EST PEU DEPENDANTE DU SEUIL CONSIDERE. ON MONTRE QUE LA TAILLE MOYENNE DES CELLULES EST PEU DEPENDANTE DU SEUIL D'INTENSITE. ON OBSERVE AUSSI QUE 90% DES CELLULES ONT UN DIAMETRE INFERIEUR A 5 KM. ENFIN ON PRESENTE UNE APPROCHE ORIGINALE DE L'ESTIMATION DE L'INTENSITE MOYENNE DES PLUIES R SUR UNE AIRE A PARTIR DE L'OBSERVATION DE LA DISTRIBUTION DE TAILLES DES CELLULES DE PLUIE DANS L'AIRE D'OBSERVATION CONSIDEREE. ON MONTRE EN EFFET QU'IL EXISTE UNE RELATION ANALYTIQUE SIMPLE ENTRE R ET LES PARAMETRES DE LA DISTRIBUTION DE TAILLE DES CELLULES. ON SUGGERE QUE CETTE RELATION PEUT CONDUIRE A UNE METHODE UTILISABLE POUR ESTIMER LES PRECIPITATIONS DEPUIS UNE PLATE-FORME SPATIALE
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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'ESTIMATION DES PRECIPITATIONS PAR RADAR A PARTIR DE METHODES PROBABILISTES CONSTITUE LE THEME COMMUN D'ARTICLES, PRESENTES DANS LA THESE, QUE L'AUTEUR A PREPARES OU AUXQUELS IL A PARTICIPE. LES DEUX PREMIERES CONTRIBUTIONS SONT ETROITEMENT LIEES ; ELLES SONT LE RESULTAT D'UNE COMBINAISON ENTRE UNE MODELISATION STATISTIQUE DES CELLULES DE PLUIE ET UNE METHODE D'ESTIMATION DE L'INTENSITE MOYENNE DE PRECIPITATION A PARTIR DE LA MESURE DE LA FRACTION D'AIRE COUVERTE PAR LA PLUIE. LA CONTRIBUTION SUIVANTE EST L'ETUDE DE LA CRUE-ECLAIR DE BIESCAS (7 AOUT 1996), DANS LES PYRENEES ARAGONAISES. ON MONTRE QUE L'ACTIVITE DES CELLULES ORAGEUSES, EN TERME D'INTENSITE DE PLUIE, EST INTIMEMENT LIEE A LEUR ACTIVITE ELECTRIQUE ; IL EXISTE UNE CORRELATION FORTE ENTRE L'INTENSITE DE PLUIE ET LA DENSITE D'ECLAIR NUAGE-SOL. L'UTILISATION DES RADARS METEOROLOGIQUES SE GENERALISE DANS LES SERVICES DE PREVISION DES CRUES. UNE EXPERIMENTATION, TOUJOURS EN COURS, DANS LE BASSIN SUPERIEUR DE LA GARONNE, A POUR BUT DE MONTRER L'EFFICACITE D'UNE UTILISATION EN TEMPS REEL DE DONNEES RADAR. NOUS EN PRESENTONS ICI QUELQUES RESULTATS. LA CONTRIBUTION SUIVANTE TRAITE D'UNE METHODE D'AJUSTEMENT PROBABILISTE DE DONNEES RADAR BASEE SUR LA COMPARAISON DES DISTRIBUTIONS DE PROBABILITE DES REFLECTIVITES ET DES INTENSITES DE PLUIE. ELLE PERMET UN ETALONNAGE DE MESURES RADAR A PARTIR DE MESURES EFFECTUEES AU SOL, NON NECESSAIREMENT SIMULTANEES, A L'AIDE DE PLUVIOMETRES A INTENSITE. LA DERNIERE CONTRIBUTION PRESENTE LES RESULTATS DE L'APPLICATION D'UNE TECHNIQUE D'ESTIMATION DES PRECIPITATIONS A PARTIR DE MESURES EFFECTUEES PAR UN RADAR POLARIMETRIQUE TRAVAILLANT A UNE LONGUEUR D'ONDE ATTENUEE. LES POINTS D'ORIGINALITE DE CETTE METHODE SONT D'UNE PART QU'ELLE EST INDEPENDANTE DE L'ETALONNAGE DU RADAR ET D'AUTRE PART QU'ELLE PERMET LA CORRECTION D'ATTENUATIONS IMPORTANTES.
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En Afrique de l'Ouest, la pluie est un élément essentiel de croissance économique des pays et de leurs populations. Pilotées par un régime de mousson, les précipitations se concentrent de mai à octobre. Suivant leur intensité et leur répartition spatiale et temporelle, elles peuvent engendrer l'essor d'une agriculture pluviale, ou conduire à des pertes alimentaires, économiques et humaines dès lors qu'elles sont à l'origine d'inondations sévères. Dans le contexte du changement climatique actuel et à venir, la région devrait être plus fréquemment touché par des événements extrêmes. Cette thèse contribue à fournir des éléments pour permettre d'accroître la qualité des estimations de précipitation dans une région du monde faiblement instrumentée. Les mesures du radar météorologique du MIT, déployé durant la campagne AMMA 2006-2007 à Niamey, sont traitées suivant deux approches méthodologiques afin d'étendre les estimations quantitatives des précipitations (QPE) au-delà du réseau de pluviographes AMMA-CATCH. La mesure de la pluie est également abordée à l'aide des liens de télécommunication des opérateurs de téléphonie mobile. Pour la première fois, en Afrique de l'Ouest, la méthode est validée sur un lien au nord-est de Ouagadougou par comparaison avec un pluviographe et le radar Xport. Sur l'ensemble des deux mois considérés, 95% du cumul de précipitation ont pu être estimés grâce à cette méthode, avec un nombre faible de fausses alertes, ou de non-détections. A l'échelle de l'événement, les résultats sont sensiblement plus mitigés suivant les événements.Par ailleurs, afin de documenter la microphysique glacée des systèmes convectifs de mésoéchelle (MCS) au Sahel, les mesures polarimétriques du radar Xport ont également servi à la validation de l'algorithme d'identification de particule (HID). Les distributions estimées de particules solides, en termes de graupels et d'agrégats, ont été confrontées aux mesures in situ acquises lors des vols instrumentés réalisés durant la pré-campagne de validation Mégha Tropiques à Niamey en août 2010. Des variables synthétiques obtenues par une modélisation T-matrix à partir des caractéristiques de forme et de densité mesurées par les sondes aéroportées au cours des vols ont conforté ces résultats.
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LA THESE CONCERNE L'ETUDE DES CARACTERISTIQUES MICROPHYSIQUES ET THERMODYNAMIQUES DES SYSTEMES PRECIPITANTS, A PARTIR D'OBSERVATIONS PAR RADARS METEOROLOGIQUES A EFFET DOPPLER. POUR CETTE ETUDE, DIFFERENTES METHODES ONT ETE PROPOSEES. LEUR PRINCIPE GENERAL REPOSE SUR LA MANIPULATION CONJOINTE D'UNE OU PLUSIEURS EQUATIONS DECRIVANT L'ETAT DU SYSTEME (EQUATIONS DE CONSERVATION DE LA MASSE D'EAU SOUS DIFFERENTES FORMES, EQUATIONS DE CONSERVATION DE LA CHALEUR, EQUATION DU MOUVEMENT EVENTUELLEMENT), ET DES CHAMPS DE VITESSES DU VENT ISSUS DES OBSERVATIONS PAR RADARS DOPPLER. DEUX APPROCHES ONT ETE PROPOSEES POUR DETERMINER DES CHAMPS DE VARIABLES MICROPHYSIQUES: SOIT EN UTILISANT LA CONNAISSANCE DU CHAMP DE REFLECTIVITE RADAR, QUI PERMET DE SPECIFIER LA TENEUR EN PRECIPITATION COMME UNE VARIABLE D'ENTREE, SOIT EN EMPLOYANT UNE PARAMETRISATION DES PROCESSUS DE CROISSANCE DES PRECIPITATIONS ET EN UTILISANT LE CHAMP DE REFLECTIVITE OBSERVE COMME MOYEN DE CONTROLE DE CETTE PARAMETRISATION. DANS LE PREMIER CAS, LE METHODE DONNE ACCES A LA REPARTITION SPATIALE DE LA TENEUR EN NUAGE OU EN DEFICIT PAR RAPPORT A LA SATURATION, TANDIS QUE DANS LE SECOND CAS, ELLE PERMET DE DETERMINER EN PLUS L'IMPORTANCE DES PROCESSUS MICROPHYSIQUES REPRESENTES. DANS LES DEUX CAS, LES PROCESSUS THERMODYNAMIQUES SONT EGALEMENT ETUDIES, EN RESOLVANT L'EQUATION DE CONSERVATION DE LA CHALEUR, ET EN PRENANT EN COMPTE OU NON LES PROCESSUS DYNAMIQUES DECRITS PAR L'EQUATION DU MOUVEMENT. TROIS SITUATIONS DIFFERENTES, OBSERVEES AU MOYEN DU SYSTEME RONSARD DE DEUX RADARS DOPPLER, ONT ETE ETUDIEES A L'AIDE DES METHODES DEVELOPPEES: LA REGION DE PRECIPITATIONS CONVECTIVES D'UNE LIGNE DE GRAINS TROPICALE, OBSERVEE AU COURS DE L'EXPERIENCE COPT81, LA REGION DE PRECIPITATIONS STRATIFORMES DE LA MEME LIGNE DE GRAINS, ET UNE BANDE ETROITE DE PRECIPITATIONS ASSOCIEE A UN FRONT FROID DE MOYENNE LATITUDE, OBSERVE AU COURS DE L'E
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La these concerne l'etude des caracteristiques microphysiques et thermodynamiques des systemes precipitants, a partir d'observations par radars meteorologiques a effet doppler. Pour cette etude, differentes methodes ont ete proposees. Leur principe general repose sur la manipulation conjointe d'une ou plusieurs equations decrivant l'etat du systeme (equations de conservation de la masse d'eau sous differentes formes, equations de conservation de la chaleur, equation du mouvement eventuellement), et des champs de vitesses du vent issus des observations par radars doppler. Deux approches ont ete proposees pour determiner des champs de variables microphysiques: soit en utilisant la connaissance du champ de reflectivite radar, qui permet de specifier la teneur en precipitation comme une variable d'entree, soit en employant une parametrisation des processus de croissance des precipitations et en utilisant le champ de reflectivite observe comme moyen de controle de cette parametrisation. Dans le premier cas, le methode donne acces a la repartition spatiale de la teneur en nuage ou en deficit par rapport a la saturation, tandis que dans le second cas, elle permet de determiner en plus l'importance des processus microphysiques representes. Dans les deux cas, les processus thermodynamiques sont egalement etudies, en resolvant l'equation de conservation de la chaleur, et en prenant en compte ou non les processus dynamiques decrits par l'equation du mouvement. Trois situations differentes, observees au moyen du systeme ronsard de deux radars doppler, ont ete etudiees a l'aide des methodes developpees: la region de precipitations convectives d'une ligne de grains tropicale, observee au cours de l'experience copt81, la region de precipitations stratiformes de la meme ligne de grains, et une bande etroite de precipitations associee a un front froid de moyenne latitude, observe au cours de l'e
Author: Nizar Chamsi
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