Micro-onde : mode passif

Les observations de télédétection spatiale micro-ondes sont riches en informations sur l’état de l’atmosphère (température, humidité, hydrométéores) et sur l’état de la surface (température, émissivité, humidité des sols, vent à la surface). Ces données, disponibles depuis maintenant plusieurs décennies et assimilées dans de nombreux centres de Prévision Numérique du Temps (PNT), ont permis d’améliorer grandement la qualité des analyses et des prévisions météorologiques. L’utilisation des mesures micro-ondes a progressé ces dernières années avec notamment une assimilation plus intensive de ces données au-dessus des surfaces continentales, à l’instar des surfaces océaniques, grâce à une modélisation plus appropriée de l’émissivité de surface (Karbou et al. 2006-2010ab). Les mesures de télédétection spatiale possèdent la capacité de pénétrer à l’intérieur du manteau neigeux dans la quasi-totalité des conditions météorologiques grâce à leur faible sensibilité aux nuages non précipitants. Au sein de notre équipe de recherche nous travaillons sur deux grandes thématiques en lien avec la radiométrie micro-ondes :

  • Restituer les propriétés du manteau neigeux par radiométrie micro-ondes :
    ces observations spatiales sont pertinentes pour décrire différentes propriétés internes du manteau neigeux, comme l’équivalent en eau (Snow Water Equivalent ou SWE) ou à échelle plus fine comme la structure granulaire du manteau neigeux qui va induire atténuation et diffusion selon la taille et la distribution des grains. Ce thème constitue encore un défi scientifique étant donnée la complexité de ce milieu. Nous étudions la signature de la neige sur une large gamme d’observations de télédétection spatiale (AMSU-A1 , AMSU-B2 , SSM/I3 et SSMI/S4 [1] ). Ces observations sont étudiées sur des étendues homogènes conjointement avec des simulations du modèle de neige Crocus couplé au modèle de sol ISBA-DF, forcées par ERA-interim et précédemment évaluées (Brun et al. 2012). Nous montrons qu’une information pertinente sur le SWE de la neige peut être extraite à partir de combinaisons d’observations micro-ondes. La figure jointe (a) montre pour six mois en 2009-2010 les différences en émissivités de surface de l’instrument AMSU-A versus le SWE simulé par Crocus à proximité d’une station synoptique en Eurasie (vérifiant les simulations de Crocus). Nous conduisons ces recherches dans le but d’assimiler les observations micro-ondes dans le modèle de neige Crocus. Nous nous intéressons également aux surfaces de glaces de mer au-dessus desquelles très peu d’observations micro-ondes sont exploitées (notamment celles des altimètres) et pour lesquelles les observations micro-ondes peuvent apporter une information pertinente. La figure jointe (b) montre une carte journalière de l’émissivité à 89 GHz et qui affiche des structures pouvant servir pour les classifications de types de glace de mer.
(a)
(b)

  • Exploiter les mesures micro-ondes en ciel nuageux pluvieux afin d’améliorer les estimations de précipitations au-dessus des surfaces continentales :
    pour améliorer les prévisions du modèle AROME dans un contexte d’assimilation de données (thèse de C. Birman) et dans un contexte « restitution » en développant des algorithmes exploitant la forte sensibilité constatée des émissivités de surface, dérivées des observations, à l’occurrence de précipitations au sol (Birman et al. 2013). La figure 2 montre des résultats préliminaires de restitution à proximité de la ville de Grenoble non loin des alpes : les précipitations simulées (en rouge) sont comparées aux données de pluviomètres (courbe en bleu pointillé), aux analyses Antilope (en blue) et aux analyses Spazm (Gottardi et al. 2009, en vert).
(a)
(b)

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