Capteurs

Par cryo — Dernière modification 12/10/2012 15:31

Les capteurs d'observations de la cryosphère



Le SAR

SAR (Synthetic Aperture Radar) ou ROS en français, est un radar à synthèse d’ouverture dont le traitement sophistiqué permet d’obtenir une excellente résolution spatiale. L’onde électromagnétique est envoyée à une certaine incidence perpendiculairement à la direction du satellite, si bien que la surface est observée sur une bande d’environ 50 Km de large, décalée latéralement par rapport à la trajectoire du satellite. La résolution de ces systèmes varie de 10 à 20 m. Le SAR est donc le seul capteur hyperfréquence possédant la très haute résolution des capteurs optiques. Son apport à l’étude des glaces de mer a été très important, permettant l’estimation de leur concentration, de leurs différents types, de leur formation et de leur dérive.

Ce capteur a surtout l’avantage de pouvoir établir une relation de phase entre les ondes envoyées et les ondes reçues, ce qui ouvre les perspectives de l’interférométrie. Si les deux prises de vue sont relativement peu séparées dans le temps l'une de l'autre et que les points de la scène peuvent être reconnus on peut alors détecter les déplacements relatifs des différents points de la scène entre les deux passages. Le déplacement relatif entre deux points se lit en comptant le nombre de franges qui les sépare, chaque frange correspondant à un déplacement de 28 mm entre le deux prises de vue.

Trois vues successives d’une même scène permettent de séparer les différents effets et de cartographier simultanément la topographie de surface et son déplacement relatif, ce qui constitue un apport considérable pour l'étude des glaciers émissaires.

 

 

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image SAR sur un glacier antarctique émissaire

L'ALTIMETRE

Le principe de l’altimètre radar est basé sur la mesure du temps de parcours d’une impulsion émise au nadir et qui est réfléchie par la surface de la Terre. Connaissant la vitesse de propagation de l’onde dans les différents milieux traversés, on en déduit la distance séparant l’altimètre de la surface réfléchissante au moment de la mesure. Connaissant par le calcul d’orbite la hauteur du satellite au même instant par rapport à une surface de référence (ellipsoïde) on peut calculer la hauteur de la surface mesurée par rapport à cette référence. L’apparition de l’altimètre radar fut une grande innovation pour les sciences de la Terre. D’une part, l’altimètre qui émet dans le domaine des micro-ondes est peu sensible aux nuages et à la nébulosité, d’autre part la répétitivité du satellite et la précision de la mesure en font un outil maintenant indispensable. C’est actuellement le meilleur instrument pour la mesure de la topographie des calottes polaires et pour le suivi de leur évolution.

 

 

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principe de la mesure altimétrique et du retracking

LE RADAR BASSE FREQUENCE

Ce radar utilise de fréquences en dessous de 300 Mhz, dans les ondes radio ou le signal pénètre très profondément dans la glace, sur la totalité de l’épaisseur. Cette technique permet d’estimer donc l’épaisseur de la glace et la topographie du socle rocheux. Du temps écoulé entre l’écho provenant de la surface de la glace et celui provenant de la base, on en déduit l’épaisseur de la glace traversée.   L’intensité des échos renvoyés par la base de la glace est aussi une information sur les conditions basales d’écoulement. Cependant, la particularité la plus surprenante des radars basse fréquence est leur aptitude à détecter les strates internes. Ces radars offrent ainsi une cartographie en volume des glaces et une visualisation de certains isochrones, c’est-à-dire des surfaces de même age. On a donc accès à l’histoire de l’écoulement horizontal et vertical.

 

 

LE RADIOMETRE

Un radiomètre hyperfréquence mesure le rayonnement émis par la surface observée dans les longueurs micro-ondes.

 

 

LE DIFFUSIOMETRE

Le diffusiomètre a été conçu pour mesurer la direction et l’intensité du vent sur l’océan. Pour mesurer la direction, il se base sur le fait que les vagues sont allongées dans la direction perpendiculaire au vent.

 

 

LE GRAVIMETRE

 

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