Modélisation des propriétés radiatives de la vapeur d'eau à haute température : application à la signature infrarouge

High temperature water vapour infrared radiation modelling useful for teledetection applications

• Auteur / Autrice : Philippe Rivière
• Direction : Anouar Soufiani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Télédétection

Spectroscopie d'émission

Spectroscopie d'absorption

Vapeurs

Résumé

Une base de données spectroscopiques approchées pour la vapeur d'eau permettant d'engendrer des spectres d'absorption ou d'émission dans le domaine de nombre d'onde [150,9000cm-1], crédibles a une résolution de quelques 10 cm-1 jusqu'à des températures de l'ordre de 2500k, a été construite par extrapolation des données de HITRAN 1992 et d'une base de données due à Flaud et Camy-Peyret, valable à haute résolution spectrale jusqu'à 1000k dans la région 2,7 micron. Les énergies des niveaux rovibrationnels ont été extrapolées à l'aide d'expressions analytiques dérivées de l'hamiltonien de Tuyterev. Les intensités des transitions partant des niveaux rotationnels d'énergie élevée du niveau vibrationnel fondamental ont été extrapolées de façon pragmatique. Les intensités des raies des bandes chaudes ont alors été calculées en modélisant les mouvements vibratoires des noyaux de la molécule comme ceux de trois oscillateurs harmoniques indépendants, non couples à la rotation. On observe a moyenne résolution un bon accord entre les spectres calcules raie par raie à partir de cette base approchée et les spectres expérimentaux disponibles, peu nombreux il est vrai a des températures supérieures a 1500k. Cette base de données a servi de référence pour mettre en œuvre et étudier comparativement plusieurs modèles a bandes étroites: le modèle statistique aléatoire a loi de distribution inverse-exponentielle coupée (MSBE), le modèle CK, qui repose sur la fonction de distribution cumulée du coefficient d'absorption monochromatique sur chaque bande étroite, et le modèle CKFG, extension du modèle CK qui considère le gaz comme un mélange de gaz fictifs n'ayant chacun que les raies du gaz réel dont l'énergie du niveau bas appartient à un domaine restreint. Les modèles CK et CKFG se sont avérés plus précis que le MSBE en régime d'élargissement Voigt des raies d'absorption. Le modèle CK, formule en coefficient d'absorption, est plus adapte au traitement des phénomènes de diffusion ou de réflexion ainsi qu'aux méthodes de résolution de l'équation de transfert fondées sur sa formulation différentielle. En revanche, seul le modèle CKFG permet de traiter correctement les problèmes de signature, ou l'on regarde le rayonnement émis par une colonne chaude, vu à travers une très longue colonne froide.