Radiomètres micro-ondes

a. H2O stratosphérique

Deux projets ont été financés et sont en cours de réalisation au LA en utilisant l'expertise hyperfréquence du site toulousain (Observatoire Midi-Pyrénées et le Bureau d'Etude, l'ONERA, le CNES, le LA à Toulouse et à Lannemezan). Le premier projet financé par l'Université de La Réunion (Fig. 1) vise à développer un radiomètre micro-onde à 22 GHz pour la détection de la vapeur d'eau stratosphérique au-dessus de La Réunion couplé aux instruments déjà existants sur le site : lidar Raman et radio-sondages qui mesurent quant à eux la vapeur d'eau troposphérique. Le même principe est utilisé autour d'un projet de développement d'un radiomètre micro-onde à vapeur d'eau à 22 GHz (stratosphère) couplé à un profileur micro-onde troposphérique (Appel d’Offre en cours) pour une installation sur le site du Dôme C en Antarctique avec un financement accepté de l'INSU. Ces mesures micro-ondes seront couplées à des radio-sondages franco-italiens. Un radiomètre mobile H2O à 22 GHz (MOBRA) initialement développé au L3AB (Bordeaux) est actuellement en cours d’amélioration au LA (Fig. 2).

Figure 1 : Principe de fonctionnement des radiomètres micro-ondes H2O mobile (gauche) et Ile de La Réunion (droite).

Figure 2 : Radiomètre Mobile

Le projet vise aussi à développer les outils d'analyse permettant de remonter à la distribution verticale de H2O de la tropopause à 65 km à partir des spectres micro-ondes. La raie d’émission de vapeur d’eau (Fig. 3) est élargie sous l’effet de l’élargissement collisionnel qui dépend de la pression. Donc la forme de la raie permet de remonter à la distribution vertical du composé atmosphérique. La résolution verticale est de 5-10 km (Fig. 4) et la résolution temporelle est de 6 heures. Les outils scientifiques permettant l'analyse micro-onde sont basés sur l'expérience acquise par l'équipe au sein de l'instrument SMR à bord du satellite Odin dans le développement du code MOLIERE et de la chaîne de traitement. Les méthodes mathématiques d’inversion reposent sur les techniques bayesiennes d’estimation optimale (Fig. 5).

Figure 3 : Gauche : Spectres théorique (tiret) et mesuré (plein) sur toute la bande passante du spectromètre. Droite : Spectres mesuré (bleu) et estimé (vert) le 18 juillet 2006 à Berne (Suisse) par le Radiomètre Mobile sur une partie de la bande passante (carré).

Figure 4 : Résolutions verticales et domaine optimal de restitution de H2O stratosphérique

Figure 5 : Profils verticaux de H2O mesurés le 18 juillet 2006 à Berne (Suisse) avec le Radiomètre Mobile (noir), par le radiomètre suisse MIAWARA (rouge) et par l’instrument spatial MLS (vert), et profil a priori (bleu)

b. H2O troposphérique

Le radiomètre profileur pour le Dôme C est développé par une société privée qui délivre l’instrument et les logiciels de dépouillement des mesures. Ces logiciels d’inversion sont basés sur la technique de réseaux neuronaux et permettent de remonter à la distribution verticale de H2O du sol à la tropopause. La résolution verticale attendue est de 50 m. La résolution temporelle est de 1 minute. Le profileur automatisé est complémentaire des mesures de radiosondages qui visent à mesurer l’humidité relative à raison de une fois tous les 3 jours durant l’hiver.

Figure 6 : Profileur H2O troposphérique

c. Liste des sites

Paramètres	Sites	PI	Périodes	Accès
H2O stratosphérique	Lannemezan	Philippe Ricaud
	La Réunion
	Dôme Concordia
H2O troposphérique	Dôme Concordia