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Contribution à l'observation des précipitations en Afrique avec un radar polarimétrique et des liens microondes commerciaux

Author: Matías Alcoba KaitEric MouginMarielle GossetUniversité Toulouse 3 Paul Sabatier (1969-....).École doctorale Sciences de l'univers, de l'environnement et de l'espace (Toulouse).All authors
Publisher: 2019.
Dissertation: Thèse de doctorat : Océan, Atmosphère, Climat : Toulouse 3 : 2019.
Edition/Format:   Computer file : Document : Thesis/dissertation : EnglishView all editions and formats
Summary:
Le climat ouest africain est gouverné par un régime de mousson, les précipitations, souvent intenses, y sont principalement associées à des systèmes convectifs de méso-échelle. Dans un contexte de risques hydrométéorologiques, caractériser ces précipitations jusqu'aux plus fines échelles est important. Deux types d'observation des précipitations par télédétection active, au sol, dans le domaine des
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Details

Genre/Form: Thèses et écrits académiques
Additional Physical Format: Contribution à l'observation des précipitations en Afrique avec un radar polarimétrique et des liens microondes commerciaux / Matías Alcoba Kait
Toulouse : Université Paul Sabatier, 2019
1 vol. (XIV-254 p.)
(ABES)249527022
Material Type: Document, Thesis/dissertation, Internet resource
Document Type: Internet Resource, Computer File
All Authors / Contributors: Matías Alcoba Kait; Eric Mougin; Marielle Gosset; Université Toulouse 3 Paul Sabatier (1969-....).; École doctorale Sciences de l'univers, de l'environnement et de l'espace (Toulouse).; Géosciences Environnement Toulouse (2011-....).
OCLC Number: 1198554792
Notes: Titre provenant de l'écran-titre.
Description: 1 online resource
Responsibility: Matías Alcoba Kait ; sous la direction de Eric Mougin et de Marielle Gosset.

Abstract:

Le climat ouest africain est gouverné par un régime de mousson, les précipitations, souvent intenses, y sont principalement associées à des systèmes convectifs de méso-échelle. Dans un contexte de risques hydrométéorologiques, caractériser ces précipitations jusqu'aux plus fines échelles est important. Deux types d'observation des précipitations par télédétection active, au sol, dans le domaine des micro-ondes, sont explorés : un radar météorologique polarimétrique et des liens micro-ondes commerciaux. La première partie de la thèse est dédiée à la caractérisation des hydrométéores à partir d'un radar polarimétrique opérant en bande X. Le lien entre les observations et les caractéristiques des hydrométéores peut se faire à partir de modèles physiques. L'inversion de ces modèles permet de retrouver les caractéristiques des hydrométéores à partir des observations. On présente une première méthode d'inversion permettant d'obtenir la densité des hydrométéores au-dessus de la couche de fusion grâce à la modélisation simple du profil vertical de réflectivité radar. La deuxième méthode d'inversion vise à créer des cartes horizontales de la distribution de taille de gouttes de pluie à partir des mesurables radar polarimétrique. La méthode exploite toute l'information d'une radiale pour estimer la distribution de taille de gouttes tout en corrigeant de l'atténuation par la pluie. La deuxième partie est consacrée à la mesure des précipitations à partir de liens micro-ondes commerciaux, issus des réseaux de téléphonie mobile. Cette méthode prometteuse pour les régions mal couvertes par les mesures météorologiques opérationnelles exploite l'atténuation par la pluie des signaux transmis entre les antennes relais. Les principes de la méthode, les sources d'incertitudes et la validation quantitative sur un jeu de données acquis au Niger sont présentés. Enfin, on analyse différentes méthodes d'interpolation des données de liens pour créer des cartes de pluie.

West Africa climate is driven by a monsoon regime: the precipitations are characterized by heavy rain rates which are organized into mesoscale convective systems. In a context of hydro-meteorological risks, the characterization of such systems at fine scales is important. Two type of ground precipitation observation by active microwave remote sensing are explored: a meteorological polarimetric radar and commercial microwave links. The first part is dedicated to the characterization of hydrometeors with X-band polarimetric radar data. The link between the observations and the hydrometeor characteristics can be made with physical models. The physical characteristics of hydrometeors can be retrieved with inversion of these physical models. We present a first inversion method permitting the retrieval of the hydrometeors density above the 0°C isotherm, with the simple modelization of the vertical profile of reflectivity. The second inversion method aims to produce maps of rainfall drop size distribution with polarimetric radar observables. In the proposed method we use all the information of a radar radial to estimate the size distribution of drops and, at the same time, correcting the attenuation. The second part is focused on the precipitation estimation with commercial microwave links from telecommunication companies. This promising method for ill-equipped regions, uses the rain induced attenuation between a pair of antennas composing a link to estimate rainfall. The principle of the method, the sources of uncertainties and the quantitative evaluation of a dataset in Niger are presented. Finally, we analyse different interpolation methods to create rainfall maps from commercial microwave links data.

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