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LOLLI


Titre : Lidar Doppler pour la mesure du champ de vent atmosphérique : instrumentation et validation dans le cadre de la mission Earth Explorer Atmospheric Dynamics Mission (ADM-Aeolus) de l’ESA

Le 09-12-2011 à 10h00

 thèse Ecole Polytechnique

Membres du jury :
Adolfo Comeron - Rapporteur
Jacques Pelon - Rapporteur
Jean-Pierre Cariou - Examinateur
Vincent Cassé - Examinateur
Alain Dabas - Examinateur
Pierre Flamant - Directeur de thèse

Résumé :
Le Lidar (abréviation de Light Detection and Ranging) est un instrument de télédétection couramment utilisé de nos jours pour la caractérisation à distante des propriétés dynamiques et physico-chimiques de l'atmosphère. Le principe du lidar consiste à émettre un faisceau laser et à analyser l'intensité et le spectre des signaux optiques rétrodiffusés par les molécules et particules pour en déduire les variables atmosphériques recherchées. En général, les deux types de signaux se superposent, diffusion dite "Rayleigh" et diffusion "Mie", et on peut les distinguer par leurs propriétés spectrales différentes. Partant de là, on peut concevoir des systèmes lidar dédiés utilisant l'un ou l'autre des signaux.

Mon travail de thèse présente le développement le système Lidar développé à l’université de Genève pour la mesure du vent dans la basse atmosphère. La mesure de vent utilise la diffusion moléculaire et le décalage en fréquence du signal rétrodiffusée par effet Doppler. Le déplacement "Doppler" est mesuré par le rapport d'intensités entre 2 signaux issus de deux interféromètres Fabry-Perot. Le développement de ce lidar vent a été conduit dans le cadre de la mission Atmosphérique Dynamique Mission/AEOLUS, de l‘ESA qui doit être lancé fin 2013. ADM/Aeolus a comme objective le déploiement d’un système Lidar vent Doppler de très haute performance sur un satellite en orbite hélio synchrone à une altitude de 400 km.

Dans le but de consolider la méthodologie lidar pour cette mission, l'ESA a demandé au LMD d'organiser la campagne de mesure VALID sur le site de l'Observatoire de Haute Provence. Le système développé à l’université de Genève et différents autres instruments de télédétection (Lidar et radar 72 MHz) ont été déployés à cette occasion pour mieux définir et mieux comprendre les performances selon les situations météorologiques. Dans ce cadre, la thèse présente le système développé à l'Université de Genève, puis présente les résultats de la campagne de mesure VALID ou les différents système lidar et radar ont été comparés entre eux et avec des mesures régulières de radio sondage et analysé avec le modèle météorologiques ECMWF.

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