Etude de la signature radar de la surface de la mer en incidence rasante

Study of the radar signature of the sea surface at low-grazing angle

• Auteur / Autrice : Florestan Platzer
• Direction : Marc Saillard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 03/03/2020
• Etablissement(s) : Toulon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences (Toulon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut méditerranéen d'océanologie (Marseille ; Toulon ; 2012-....) - Office national d'études et de recherches aérospatiales (France). Centre d'études et de recherches de Toulouse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Saillard, Christophe Bourlier, Gabriel Soriano, Stéphanie Bidon, Yvonick Hurtaud, Vincent Fabbro
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christophe Bourlier, Gabriel Soriano

Mots clés

Mots clés contrôlés

Granularité (optique)

Eaux de surface

Modèles mathématiques

Incidence rasante

Radar Doppler

Radar en océanographie

Rétrodiffusion

Mots clés libres

Rétrodiffusion par surface océanique

Spectre Doppler

Modèle deux échelles

Composante texture

Echo radar

Sea surface backscattering

Doppler spectrum

Two-scale model

Résumé

Ces travaux proposent une analyse de l’écho radar de mer grâce au traitement d’une base de données issue de campagnes de mesures en zone côtière. L'analyse de l'amplitude de l’onde rétrodiffusée montre qu’elle respecte un modèle à deux échelles, combinaison de deux composantes nommées texture et speckle. La texture restitue les variations de la puissance rétrodiffusée associées aux grandes vagues, tandis que le speckle caractérise les variations rapides de la phase. Un traitement Doppler met alors en évidence la relation entre « spikes » de mer (événements ponctuels à forte rétrodiffusion) et vitesses Doppler élevées (diffuseurs rapides). La composante basse-fréquence présente sur les spectres 2D des cartes temps-distance de puissance rétrodiffusée, appelée « group line », est ensuite modélisée. Il apparaît que, contrairement à une hypothèse répandue, le déferlement n’est pas la cause principale de la présence de la « group line ». Une proposition de modélisation de l’écho de mer basée sur les observations expérimentales est finalement proposée, permettant de restituer des cartes spatio-temporelles dont les caractéristiques sont proches des mesures.

This work proposes an analysis of the sea radar echo through the processing of a database resulting from measurement campaigns in the coastal zone. The analysis of the amplitude of the backscattered wave shows that it follows a two-scale model, a combination of two components called texture and speckle. The texture component captures the variations in backscattered power associated with large waves, while the speckle component characterizes rapid phase variations. A Doppler processing then highlights the relationship between sea spikes (localized events with strong backscattering) and high Doppler velocities (fast scatterers). The lowfrequency component present on the 2D spectra of the time-distance maps of backscattered power, called ''group line'', is then modelled. It appears that, contrary to a common assumption, wave breaking is not the main cause of the presence of the group line. Finally, a sea echo modeling based on experimental observations is proposed, allowing the restitution of space-time maps whose characteristics are close to the measurements.