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Study of the atmospheric water by active and passive microwave instrumentation

By Valentin Louf

Abstract

La détection des systèmes précipitants convectifs dangereux est une question de première importance pour la sécurité aérienne. Dans ce travail de thèse, nous développons des applications pour le domaine de la sécurité aérienne, en utilisant l’instrumentation micro-ondes active (radars) et passive (radiomètres) pour la détection des systèmes précipitants, et plus particulièrement les zones grêlifères, ainsi que pour la météorologie, c’est-à-dire la climatologie de la vapeur d’eau et de la réfraction anormale de la mesure radar au sol. Dans une première partie nous recherchons les configurations radars les plus adaptées pour l’observation des systèmes précipitants intenses, notamment la fréquence et la résolution angulaire, tout en imposant les contraintes de taille et poids des antennes à destination de l’aviation commerciale. Ensuite nous étudions les résultats de la technique bilongueur d'onde, inédite pour les radars aéroportés. Cette partie vise à améliorer la qualité des observations des radars aéroportés pour l’aviation civile.Dans une seconde partie, nous étudions la climatologie du cycle journalier, et de ses variations saisonnières, de la vapeur d'eau en Afrique de l'Ouest. La vapeur d'eau étant l'un des gaz atmosphériques les plus importants (effet de serre, source de rayonnement, cycle hydrologique, etc.) il est nécessaire de connaître en détail sa distribution.The detection of dangerous convective precipitating system is crucial for the civil aviation safety. In this work, we develop applications for the aviation safety by using active (radar) and passive (radiometer) microwave instrumentation in order to detect precipitating systems, notably hail area. We also develop applications for the meteorology, i.e. a climatology of water vapor and the anomalous propagation of the microwave signal that is inducted by water vapor.In the first part, we study the best configuration for civil aviation airborne radars for the observation of precipitating systems, notably the frequency and the beamwidth. We have applied the constrain on the radar antenna of civil aviation that its size and its weight. Then we study the results of the dual-wavelength technic for the detection of hailstorm. This part aims to improve the quality of the observations made by civil aviation airborne radars. In the second part, we study the climatology of the water vapor diurnal cycle, and its seasonnal variations, in West Africa. Water vapor is one of the most important atmospheric gases (greenhouse effect, radiation, hydrological cycle, etc.), it is thus necessary to know in details the water vapor distribution in the troposphere. Based on this water vapor study, we then analyse the impact of the water vapor on the air refractivity and the propagation of microwaves. A climatology of anomalous propagation has been built for the instrumentation that uses microwaves

Topics: Risques météorologiques, 551.578 7
Year: 2014
OAI identifier:
Provided by: Theses.fr
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