Estimation des paramètres atmosphériques par GPS: analyse de la variabilité spatio-temporelle de la vapeur d'eau - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Gps estimates of atmospheric parameters : analysis of the spatial and temporal variability of the water vapor

Estimation des paramètres atmosphériques par GPS: analyse de la variabilité spatio-temporelle de la vapeur d'eau

Résumé

The atmospheric water vapor plays an important role in meteorological processes. However, its spatial and temporal variability has been a brake on its study up to the 90s. From then on, researchers were able to highlight the potential of GPS (Global Positioning System) as an instrument to study the humidity. Two different results can be found. A 2D distribution of humidity through integrated values over a GPS network or a 3D distribution of the density of water vapor through tomographic GPS software. First, this thesis explains the development, the tests and the validation of our GPS tomographic software developed in the Laboratory for meteorological physics (LaMP, France) dedicated to the scientific GPS community. This software uses only GPS data from rinex files and complementary files from ground meteorological data. No external constraints are used in order to retrieve the 3D repartition of water vapor density. Then, this thesis presents operational applications of the software through three GPS campaigns. The first tomographic results concern OHMCV (Observatoire Hydrométéorologique des Cévènnes-Vivarais) GPS campaign which took place in autumn 2002 in southern France. The second tomographic results concern the permanent GPS network of IRMB (Royal Meteorological Institute of Belgium) through various cases in 2005. Finally, the third tomographic results concern COPS campaign (Convective and Orographically-induced Precipitation Study) which took place during the summer of 2007 in Europe. All those tomographic results have been compared with reflectivity data from several weather radar to better understand the role of water vapor as a precursor of convective initiation.
La vapeur d'eau atmosphérique joue un rôle important dans les processus météorologiques. Toutefois, sa variabilité spatio-temporelle a été un frein à son étude jusque dans les années 90. A partir de cette date, des chercheurs ont pu mettre en évidence le potentiel du GPS (Global Positioning System) comme instrument pouvant étudier l'humidité. Les résultats obtenus peuvent être de deux types. Une distribution 2D de l'humidité grâce aux valeurs intégrées au-dessus d'un réseau de station GPS ou une distribution 3D de la densité de vapeur d'eau au moyen de logiciel tomographique. Dans un premier temps, ce travail de thèse présente le développement, les tests et la validation d'un logiciel de tomographie troposphérique GPS développé au sein du Laboratoire de météorologie physique pour la communauté scientifique GPS. Ce logiciel fonctionne grâce au seul apport des données GPS brutes (type rinex) ainsi que des fichiers météorologiques au sol. Aucune contrainte externe n'est nécessaire afin de retrouver la distribution 3D de la densité de vapeur d'eau. Ce travail présente dans un second temps l'application opérationnelle de ce logiciel à travers trois campagnes de mesures. Les premiers résultats tomographiques concernent la campagne OHMCV (Observatoire Hydrométéorologique des Cévènnes-Vivarais) qui a eu lieu à l'automne 2002 dans le sud de la France. Les seconds résultats tomographiques concernent le réseau GPS permanent de l'IRMB (Institut Royal Météorologique de Belgique) à travers différents cas de l'année 2005. Enfin, les troisièmes résultats tomographiques concernent la campagne COPS (Convective and Orographically-induced Precipitation Study) qui a eu lieu pendant l'été 2007 en Europe. Les différents résultats tomographiques ont fait l'objet d'une comparaison avec des données provenant de plusieurs radars météorologiques afin de mieux appréhender le rôle de la vapeur d'eau comme précurseur de l'initiation convective.
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Dates et versions

tel-00731533 , version 1 (13-09-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00731533 , version 1

Citer

Mathieu Reverdy. Estimation des paramètres atmosphériques par GPS: analyse de la variabilité spatio-temporelle de la vapeur d'eau. Physique Atmosphérique et Océanique [physics.ao-ph]. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2008. Français. ⟨NNT : 2008CLF21903⟩. ⟨tel-00731533⟩
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