Synergie infrarouge et micro-onde pour la restitution atmosphérique - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2013

Infrared and microwave synergy applied to atmospheric retrievals

Synergie infrarouge et micro-onde pour la restitution atmosphérique

Abstract

Climatology and meteorology are mainly based on numerical models, but they also need independent data from in situ measurements or satellite observations. In this thesis, we attempt to optimize the use of the satellite observations in order to globally retrieve atmospheric profiles of temperature and water vapor. Knowledge about the impact of land surfaces on the radiation measured by a satellite is crucial to be able to determine the quality of the retrieved profiles. A Bayesian estimator has been used to invert the radiative equation, leading to a simultaneous retrieval of surface temperature and emissivity in the infrared, based on IASI measurements. An operational algorithm has been built. It has allowed the creation of a surface emissivity and temperature database from 2007 to today. Those surface retrievals have been used in an atmospheric inversion scheme, which led to a global decrease in the error on the retrieval of temperature and water vapor profiles, especially in the troposphere, which is the most important in meteorology. The neural network-based algorithm used for the retrievals needs a representative learning database. To build such datasets, we created a multi-variate sampling method able to compute numerous non-homogeneous variables. Finally, we have shown that the simultaneous use of infrared and microwave observations is a promising way to increase the quality of the satellite retrievals. The synergy between instruments like IASI, AMSU-A and MHS on board MetOp decreases the error of the retrieved atmospheric profiles of temperature and water vapor.
L'étude du climat et la météorologie nécessitent des modèles, mais également des bases de données indépendantes, issues d'observations in situ ou satellites. L'importance de ces dernières grandit. Nous proposons, dans cette thèse, d'optimiser leur utilisation pour restituer, à l'échelle globale, des profils atmosphériques de température et de vapeur d'eau. La contribution des surfaces terrestres sur le rayonnement conditionne la qualité des restitutions au-dessus des continents. Un schéma d'inversion bayésienne de l'équation de transfert radiatif a donc été mis au point. Il permet de restituer simultanément la température et l'émissivité hyper-spectrale infrarouge de la surface, à partir des mesures de l'instrument IASI. Une chaîne opérationnelle a été construite, entrainant la création d'une base de données d'émissivités infrarouges et de températures de surface depuis 2007. Ces informations de surface sont ensuite intégrées dans un algorithme de restitution de profils atmosphériques. Elles permettent une diminution notable de l'erreur, notamment dans les basses couches de l'atmosphère, cruciales en météorologie. Les réseaux de neurones utilisées pour les restitutions nécessitent des bases d'apprentissage. Nous avons donc mis au point une méthode d'échantillonnage de variables hétérogènes et de grande dimension. Enfin, nous avons montré que l'utilisation conjointe des observations infrarouges et micro-ondes est une source prometteuse d'amélioration de la télédétection satellite. La synergie entre des instruments tels IASI, AMSU-A et MHS sur la plateforme MetOp permet de mieux restituer les profils atmosphériques.
Fichier principal
Vignette du fichier
paul_thesis.pdf (12.02 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates and versions

tel-00918775 , version 1 (17-12-2013)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00918775 , version 1

Cite

Maxime Paul. Synergie infrarouge et micro-onde pour la restitution atmosphérique. Géophysique [physics.geo-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00918775⟩
380 View
435 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More