Analyse des précipitations en zone sahélienne à partir d'un radar bande X polarimétrique

Analyse des précipitations en zone sahélienne à partir d'un radar bande X polarimétrique PDF Author: Modeste Huberson Ahiba Kacou
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Les travaux présentés portent sur l'estimation quantitative des précipitations en Afrique de l'Ouest par télédétection active. Il s'agit plus précisément de tester l'apport d'un radar polarimétrique opérant à une fréquence atténuée (10 Ghz, bande X), pour produire des champs de pluie à haute résolution dans une région caractérisée par des précipitations intenses d'origine convective. Le contexte particulier de ces travaux est le programme de validation de la mission satellitaire Megha-Tropiques grâce auquel 2 campagnes de terrain ont permis de déployer un radar polarimétrique bande X au Sahel, au Niger en 2010 puis au Burkina Faso en 2012 et 2013. Un jeu de données radar et pluviographique conséquent, constitué de près de 200 évènements pluvieux a été analysé. Une gamme d'estimateurs radar polarimétriques a été présentée, puis chacun d'eux a été évalué sur la base de comparaisons avec les pluviographes. Une batterie de tests statistiques classiques et l'analyse des distributions fréquentielles d'intensités ont permis de comparer les performances de ces estimateurs. Les performances ont été évaluées sur une gamme d'échelles spatio-temporelles et les problèmes liés à la représentativité spatiale des pluviographes ont été analysés. Au-delà de l'évaluation "ponctuelle" des estimateurs, basée sur des comparaisons directes entre un pluviographe et un pixel radar, on a développé des méthodes originales pour comparer entre eux les champs haute résolution issus du radar et de l'interpolation des pluviographes. En s'inspirant de méthodes héritées de l'évaluation de modèles numériques les structures des champs ont été comparées en autorisant une tolérance spatiale. Ceci permet d'avoir une évaluation pertinente des champs pour des utilisations subséquentes en hydrologie ou pour la validation satellitaire. Ce travail a confirmé et étendu à la zone sahélienne certains des résultats précédents sur les performances de différents estimateurs radar en Afrique de l'Ouest ; il met en avant les très bonnes performances de l'estimation s'appuyant sur le saut de phase différentiel (KDP), et dans une moindre mesure l'estimateur basé sur l'atténuation spécifique (AH). Cette thèse confirme l'intérêt du radar bande X polarimétrique pour l'estimation quantitative des précipitations et l'analyse des systèmes précipitants en zone tropicale. Ce type de radar relativement compact et peu couteux pourrait être appliqué à la surveillance des risques hydrométéorologiques dans les zones urbaines ou le suivi de bassins particuliers (zone équipée de barrage ou haut de bassin montagneux par exemple).

Analyse des précipitations en zone sahélienne à partir d'un radar bande X polarimétrique

Analyse des précipitations en zone sahélienne à partir d'un radar bande X polarimétrique PDF Author: Modeste Huberson Ahiba Kacou
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Les travaux présentés portent sur l'estimation quantitative des précipitations en Afrique de l'Ouest par télédétection active. Il s'agit plus précisément de tester l'apport d'un radar polarimétrique opérant à une fréquence atténuée (10 Ghz, bande X), pour produire des champs de pluie à haute résolution dans une région caractérisée par des précipitations intenses d'origine convective. Le contexte particulier de ces travaux est le programme de validation de la mission satellitaire Megha-Tropiques grâce auquel 2 campagnes de terrain ont permis de déployer un radar polarimétrique bande X au Sahel, au Niger en 2010 puis au Burkina Faso en 2012 et 2013. Un jeu de données radar et pluviographique conséquent, constitué de près de 200 évènements pluvieux a été analysé. Une gamme d'estimateurs radar polarimétriques a été présentée, puis chacun d'eux a été évalué sur la base de comparaisons avec les pluviographes. Une batterie de tests statistiques classiques et l'analyse des distributions fréquentielles d'intensités ont permis de comparer les performances de ces estimateurs. Les performances ont été évaluées sur une gamme d'échelles spatio-temporelles et les problèmes liés à la représentativité spatiale des pluviographes ont été analysés. Au-delà de l'évaluation "ponctuelle" des estimateurs, basée sur des comparaisons directes entre un pluviographe et un pixel radar, on a développé des méthodes originales pour comparer entre eux les champs haute résolution issus du radar et de l'interpolation des pluviographes. En s'inspirant de méthodes héritées de l'évaluation de modèles numériques les structures des champs ont été comparées en autorisant une tolérance spatiale. Ceci permet d'avoir une évaluation pertinente des champs pour des utilisations subséquentes en hydrologie ou pour la validation satellitaire. Ce travail a confirmé et étendu à la zone sahélienne certains des résultats précédents sur les performances de différents estimateurs radar en Afrique de l'Ouest ; il met en avant les très bonnes performances de l'estimation s'appuyant sur le saut de phase différentiel (KDP), et dans une moindre mesure l'estimateur basé sur l'atténuation spécifique (AH). Cette thèse confirme l'intérêt du radar bande X polarimétrique pour l'estimation quantitative des précipitations et l'analyse des systèmes précipitants en zone tropicale. Ce type de radar relativement compact et peu couteux pourrait être appliqué à la surveillance des risques hydrométéorologiques dans les zones urbaines ou le suivi de bassins particuliers (zone équipée de barrage ou haut de bassin montagneux par exemple).

Validation d'un radar météorologique bande C pour l'étude des précipitations sahéliennes

Validation d'un radar météorologique bande C pour l'étude des précipitations sahéliennes PDF Author: Jean Lecocq
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Languages : fr
Pages : 194

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LA REGION DU SAHEL SOUFFRE D'UN DEFICIT IMPORTANT DE PRECIPITATION DEPUIS UNE VINGTAINE D'ANNEES. DANS CE CONTEXTE, L'EXPERIENCE EPSAT-NIGER EN GENERAL, ET SA COMPOSANTE RADAR EN PARTICULIER, FOURNISSENT UN JEU DE DONNEES APTE A CARACTERISER LA REPARTITION SPATIO-TEMPORELLE DES PLUIES ET A ETUDIER LES COMPLEXES CONVECTIFS PROCHES DU TYPE LIGNE DE GRAINS SE PROPAGEANT A TRAVERS LA BANDE SAHELIENNE. L'INTERET MAJEUR DU RADAR METEOROLOGIQUE SE SITUE DANS LA COUVERTURE SPATIALE CONTINUE QU'IL PROCURE. POUR UTILISER QUANTITATIVEMENT LES CHAMPS DE REFLECTIVITES ACQUIS AVEC LE RADAR BANDE C DE NIAMEY IL EST NECESSAIRE DE DEFINIR UNE OU DES PROCEDURES DE CORRECTION, LA METHODE CLASSIQUE CONSISTANT A AJUSTER LE RADAR SUR UNE MOYENNE APPORTEE PAR LE RESEAU SOL. CETTE APPROCHE EST DEVELOPPEE AINSI QU'UNE SECONDE METHODE UTILISANT UN ALGORITHME ITERATIF AFIN DE DETORDRE LE SIGNAL MESURE DU PHENOMENE D'ATTENUATION DE L'ONDE RADAR. L'ALGORITHME UTILISE SE MONTRE CEPENDANT TRES SENSIBLE AUX DIFFERENTS PARAMETRES MIS EN JEU. OUTRES CES DIFFICULTES DE MESURE, LE RADAR METEOROLOGIQUE FOURNIT DES GRANDEURS INTEGREES DANS L'ESPACE OR SES PROPRIETES D'INTEGRATION VARIENT EN FONCTION DE LA DISTANCE. POUR CARACTERISER CE PHENOMENE UNE ETUDE EST MENEE SUR LA VARIABILITE DES CHAMPS D'INTENSITE D'ABORD A L'AIDE D'UN SIMULATEUR PUIS SUR LES DONNEES REELLES. APRES L'ETAPE PREALABLE DE VALIDATION, LA VARIABILITE DES IMAGES SIMULEES N'EXHIBE AUCUNE TENDANCE. PAR CONTRE LES DONNEES REELLES MONTRENT UNE DIMINUTION DE LA VARIABILITE DES CHAMPS D'INTENSITE A MESURE QUE LA DISTANCE AUGMENTE. LES IMAGES RADAR COLLECTEES DURANT LA CAMPAGNE EPSAT-NIGER PEUVENT ETRE UTILISEES POUR DETERMINER LA VITESSE DES SYSTEMES PRECIPITANTS, ESTIMER LES PRECIPITATIONS OU BIEN EVALUER LA DISTRIBUTION CLIMATOLOGIQUE DES INTENSITES. EN PARTICULIER LES PERFORMANCES DU RADAR ET LA SENSIBILITE AUX TRAITEMENTS DE LA MESURE SONT TESTEES SUR LA DETERMINATION DES LAMES D'EAU A DIFFERENTES ECHELLES D'ESPACE ET DE TEMPS. LES RESULTATS SOULIGNENT L'IMPORTANCE DES CORRECTIONS A APPORTER AUX DONNEES RADAR BRUTES, SANS QU'AUCUN DES PROTOCOLES DE CORRECTION EXAMINES N'APPARAISSE NETTEMENT SUPERIEUR AUX AUTRES

Mesure des précipitations à l'aide d'un radar en bande X non-cohérent à haute résolution et d'un radar en bande K à visée verticale. Application à l'étude de la variabilité des précipitations lors de la campagne COPS

Mesure des précipitations à l'aide d'un radar en bande X non-cohérent à haute résolution et d'un radar en bande K à visée verticale. Application à l'étude de la variabilité des précipitations lors de la campagne COPS PDF Author: Frédéric Tridon
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Languages : fr
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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.

Advances in Hydroinformatics

Advances in Hydroinformatics PDF Author: Philippe Gourbesville
Publisher: Springer
ISBN: 9811072183
Category : Science
Languages : en
Pages : 1205

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Book Description
This book gathers a collection of extended papers based on presentations given during the SimHydro 2017 conference, held in Sophia Antipolis, Nice, France on June 14–16, 2017. It focuses on how to choose the right model in applied hydraulics and considers various aspects, including the modeling and simulation of fast hydraulic transients, 3D modeling, uncertainties and multiphase flows. The book explores both limitations and performance of current models and presents the latest developments in new numerical schemes, high-performance computing, multiphysics and multiscale methods, and better interaction with field or scale model data. It gathers the lastest theoretical and innovative developments in the modeling field and presents some of the most advance applications on various water related topics like uncertainties, flood simulation and complex hydraulic applications. Given its breadth of coverage, it addresses the needs and interests of practitioners, stakeholders, researchers and engineers alike.

Telecommunications in Africa

Telecommunications in Africa PDF Author: Eli M. Noam
Publisher: Oxford University Press, USA
ISBN: 0195102010
Category : Business & Economics
Languages : en
Pages : 315

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