Restitution de la salinité de surface à partir des mesures simulées SMOS

Retrivial of sea surface salinity from simulated SMOS measurements

• Auteur / Autrice : Sabine Philipps
• Direction : Pierre-Yves Le Traon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Satellites artificiels en télédétection

Mesure

Salinité

Mots clés libres

Salinité de surface de la mer

Moyennage spatio-temporel

Corrélation des erreurs

Smos

Simulateur

Résumé

La salinité de surface de la mer (SSS) est un paramètre important pour la circulation océanique. Elle est cependant mal connue, car l'échantillonnage spatio-temporel des mesures in-situ est encore insuffisant, notamment dans l'hémisphère sud. La mission satellite SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) a été retenue par l'ESA en tant que « Second Earth Explorer Opportunity Mission » avec un lancement prévu en 2007. Le satellite sera équipé d'un interféromètre à ouverture synthétique en bande L (1. 4 GHz) qui mesurera des températures de brillances (TB), donnant accès à la SSS dans des pixels d'environ 40 km à l'échelle globale avec une répétitivité de 3 jours à l'équateur. L'objectif de ce travail est de quantifier à l'aide d'un simulateur (fourni par Ph. Waldteufel) la précision de la restitution de la SSS mesurée par SMOS. Pour cela les caractéristiques de l'instrument et de l'océan sont prises en compte, les modèles directs et les méthodes d'inversion disponibles aujourd'hui sont utilisés. A cette fréquence, les TB dépendent également de la température de surface de la mer (SST) et de la rugosité de surface (dépendant en première approximation du vent instantané W) et une connaissance a priori de ces paramètres, provenant de données auxiliaires, sera nécessaire. L'impact sur la salinité restituée des erreurs sur ces données auxiliaires (SSS, SST et W) et du bruit instrumental sur les températures de brillance mesurées est étudié. Il apparaît que l'erreur importante (1 psu rms en moyenne) sur la SSS restituée pour un pixel provient essentiellement des erreurs instrumentales sur les TB, de la SST et de l'incertitude sur le vent auxiliaire. Pour la plupart des applications océanographiques, le « Global Ocean Data Assimilation Experiment » (GODAE) préconise une précision de 0. 1 à 0. 2 psu pour des échelles de 200km et 10 jours. Lors de ce moyennage spatio-temporel, il s'avère que les données auxiliaires et leurs erreurs ont une très grande influence sur la qualité de la SSS moyennée. Nous avons montré, en utilisant un jeu de données auxiliaires indépendant de celui utilisé pour simuler les TB, que les erreurs sur ces données auxiliaires seront corrélées et que le moyennage à l'échelle GODAE ne réduirait pas autant que théoriquement annoncé l'erreur sur la salinité (0. 27 psu au lieu de 0. 08 psu). Ces résultats permettent cependant d'atteindre la précision requise par GODAE dans les zones d'eaux chaudes ou dans les zones où le vent est connu avec une bonne précision.

The sea surface salinity (SSS) is an important parameter of the ocean circulation. Unfortunately, the spatio-temporal sampling of in-situ measurements is still to low. The satellite mission SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) was chosen by ESA as a Second Earth Explorer Opportunity Mission with launch scheduled in 2007. The SSS will be retrieved from the brightness temperatures measured by the interferometer radiometer. The goal of this work was to estimate, using a simulator (developed by Ph. Waldteufel), the precision of the SSS measured by SMOS. The characteristics of the instrument and the ocean were taken into account and state of the art available direct models and inversion methods were used. It showed the importance of the quality of the auxiliary data used in the SSS retrieval and brought out their impact on the error reduction from SSS averaging at the expense of the time-space resolution.