Berbeleac, Ana
(2007).
« Effet de l'orientation des hydrométéores sur les observables du radar à polarisation » Mémoire.
Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en sciences de l'atmosphère.
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Résumé
Le radar à polarisation mesure l'amplitude complexe des composantes verticale et horizontale du signal rétrodiffusé. Selon la théorie électromagnétique, le déphasage de propagation entre ces deux composantes est une quantité monotone croissante en fonction de la distance de trajet dans la précipitation. Il a aussi été montré que le gradient radial du déphasage différentiel de propagation dépend du taux de précipitation. Cependant, en plus du déphasage différentiel de propagation, la différence de phase mesurée par le radar dépend aussi des effets de rétrodiffusion et d'orientation des hydrométéores. Dans les cas de couche de fusion ou d'orages de grêle, on observe parfois des gradients négatifs du déphasage différentiel mesuré. Ces gradients négatifs sont habituellement attribués aux variations du déphasage différentiel de rétrodiffusion. Dans ce mémoire, nous montrons que ce comportement, dit « anomal », peut aussi être dû au changement du degré d'orientation en commun des hydrométéores. Des études précédentes ont déterminé théoriquement que le déphasage différentiel total mesuré par le radar dépend du déphasage différentiel intrinsèque (la somme des déphasages de transmission, de propagation et de rétrodiffusion) et du degré d'orientation en commun des hydrométéores. À l'aide d'un modèle conceptuel, nous avons isolé la contribution de chaque paramètre au déphasage différentiel mesuré et nous avons développé une méthode d'interprétation de ces gradients négatifs. La méthode proposée développe davantage l'hypothèse que l'anomalie observée est conséquence du déphasage différentiel de rétrodiffusion et du degré d'orientation en commun des hydrométéores. La méthode a été appliquée à l'analyse des données du radar en bande S de l'Université McGill pour un cas de couche de fusion. L'étendue de l'anomalie est déterminée par les comportements caractéristiques de la réflectivité radar et du coefficient de corrélation entre les composantes du signal. Nous pouvons conclure que le gradient négatif du déphasage différentiel total mesuré par le radar dépend fortement de l'orientation des hydrométéores. D'autres processus, comme la rétrodiffusion par les particules déformées situées dans le volume de résolution du radar, contribuent aussi au déphasage différentiel total et aux écarts entre celui-ci et le déphasage de propagation. Cette étude contribue à une meilleure compréhension des processus microphysiques qui prennent place dans la couche de fusion et à une meilleure estimation du taux de précipitation.
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MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : radar à polarisation, couche de fusion, rétrodiffusion, orientation des hydrométéores.
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