Simulation de la scintillation lors d'occultations d'etoiles par l'atmosphere terrestre. Application a la restitution du profil de temperature

Simulation of scintillation during stellar occultations by the earth's atmosphere. Application to the retrieval of the temperature profile

• Auteur / Autrice : BERTRAND THEODORE
• Direction : Francis Dalaudier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

La determination du champ de temperature de l'atmosphere depuis l'espace reste un probleme complexe mais essentiel quant a la comprehension des mecanismes dynamiques et chimiques a l'oeuvre dans l'atmosphere moyenne. Nous proposons ici d'utiliser les proprietes de la scintillation d'une etoile pendant son occultation par l'atmosphere. Les fluctuations de temperature (et donc de densite) sont en effet responsables des fluctuations de l'angle de refraction des rayons lumineux provoquant les variations d'intensite du flux stellaire. A partir des proprietes spectrales des deviations refractives, un modele supposant l'atmosphere a symetrie spherique a donc ete developpe, permettant, malgre sa simplicite, de reproduire correctement les caracteristiques des fluctuations d'intensite. Les resultats de ce modele ont ete valide par comparaison avec des donnees experimentales et avec les resultats d'un modele de trace de rayons dans l'atmosphere, mis au point a cet effet. Le passage des fluctuations d'intensite aux fluctuations de temperature requiert l'observation simultanee de la scintillation a deux longueurs d'onde distinctes. Le decalage temporel entre les deux canaux, du a la variation de l'angle de refraction avec la longueur d'onde, est en effet lie, par une tranformation d'abel, au profil de densite atmospherique. On a ainsi pu montrer qu'il etait possible de retrouver, entre 15 et 30 km d'altitude, le profil de temperature avec un biais inferieur a 1 k, un ecart-type de 0,2 k et une resolution verticale de 200 m. Cette methode sera appliquee aux donnees de l'instrument gomos embarque a bord de la plateforme europeenne envisat dont le lancement est prevu en 1999. Avec 350 occultations par jour pendant 4 ans, donnant autant de profils de temperature, on obtiendra pour la premiere fois une vue globale de la structure a petite echelle du champ de temperature dans la basse stratosphere.