Turbulence scales in the high-latitude ionosphere and their signatures upon echoes detected by SuperDARN HF radars.
Les échelles de la turbulence dans l'ionosphère des hautes latitudes et leurs signatures sur les échos des radars HF du réseau SuperDARN
Abstract
SuperDARN is a coherent HF radar network dedicated to the study of high-latitude ionospheric plasma convection and finds its major applications in the field of Sun/Earth connection. This work deals with the interactions between a transmitted radar wave and ionisation gradients at different scales and their impact on measurements. Studies are performed in order to detect the ion cyclotron signature, superimposed to turbulent motions, in observed spectra. On the other hand, the role of intermediate scales (from hundreds of meters to kilometers) on spectral width estimation is evidenced. Statistical studies show that the value of this parameter depends upon transmitted frequency and echo range. We propose an interpretation in terms of a wave front decorrelation during propagation and validate it with numerical simulations based upon realistic ionospheric parameters.
SuperDARN est un réseau de radars HF cohérents dédié à l'étude de la convection du plasma ionosphérique à haute latitude qui trouve ses principales applications dans l'étude des relations Soleil/Terre. On s'intéresse ici aux effets des interactions entre l'onde radar émise et les gradients d'ionisation de différentes échelles et à leur impact sur la mesure. Des études sont menées pour détecter la signature du mouvement cyclotron des ions, superposé aux mouvements turbulents, dans les spectres mesurés. Ensuite, l'effet des moyennes échelles (100 m à 10 km) est mis en évidence sur la mesure des largeurs spectrales. Des études statistiques montrent que la détermination des paramètres est affectée par le rapport entre la fréquence émise et la fréquence plasma et par la distance de l'écho. Nous proposons une interprétation en terme de décorrélation du front d'onde au cours de la propagation, validée par la mise en place de simulations s'appuyant sur des paramètres réalistes de l'ionosphère.
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