Le climat ouest africain est gouverné par un régime de mousson, les précipitations, souvent intenses, y sont principalement associées à des systèmes convectifs de méso échelle. Dans un contexte de risques hydrométéorologiques, caractériser ces précipitations jusqu’aux plus fines échelles est important. Deux types d’observation des précipitations par télédétection active, au sol, dans le domaine des micro-ondes, sont explorés : un radar météorologique polarimétrique et des liens micro-ondes commerciaux.
La première partie de la thèse est dédiée à la caractérisation des hydrométéores à partir d’un radar polarimétrique opérant en Bande X. Le lien entre les observations et les caractéristiques des hydrométéores peut se faire à partir de modèles physiques. L’inversion de ces modèles permet de retrouver les caractéristiques s des hydrométéores à partir des observations. On présente une première méthode d’inversion permettant d’obtenir la densité des hydrométéores au-dessus de la couche de fusion grâce à la modélisation simple du profil vertical de réflectivité radar. La deuxième méthode d’inversion vise à créer des cartes horizontales de distributions de taille de gouttes de pluie à partir des mesurables radar polarimétriques. La méthode exploite toute l’information d’une radiale pour estimer la distribution de tailles de gouttes tout en corrigeant de l’atténuation par la pluie.
La deuxième partie est consacrée à la mesure des précipitations à partir de liens micro-ondes commerciaux, issus des réseaux de téléphonie mobile. Cette méthode prometteuse pour les régions mal couvertes par les mesures météorologiques opérationnelles exploite l’atténuation par la pluie des signaux transmis entre les antennes relais. Les principes de la méthode, les sources d’incertitudes et la validation quantitative sur un jeu de données acquis au Niger sont présentés. Enfin on analyse différentes méthodes d’interpolation des données de liens pour créer des cartes de pluie. |
West Africa climate is driven by a monsoon regime: the precipitations are characterized by heavy rain rates which are organized into mesoscale convective systems. In a context of hydro meteorological risks, the characterization of such systems at fine scales is important. Two type of ground precipitation observation by active microwave remote sensing are explored: a meteorological polarimetric radar and commercial microwave links.
The first part is dedicated to the characterization of hydrometeors through X-band polarimetric radar data. The link between the observations and the hydrometeor characteristics can be made through physical models. The physical characteristics of hydrometeors can be retrieved through inversion of this physical models. We present a first inversion method permitting the retrieval of the hydrometeors density above the 0°C isotherm, through the simple modelization of the vertical profile of reflectivity. The second inversion method aims to produce maps of drop size distribution of rainfall through polarimetric radar observables. In the proposed method we use all the information of a radar radial to estimate the size distribution of drops and, at the same time, correcting the attenuation.
The second part is focused on the precipitation estimation through commercial microwave links from telecommunication companies. This promising method for ill-equipped regions, uses the rain induced attenuation between a pair of antennas composing a link to estimate rainfall. The principle of the method, the sources of uncertainties and the quantitative evaluation of a dataset in Niger are presented. Finally, we analyse different interpolation methods to create rainfall maps from commercial microwave links data. |