Dans ce chapitre, nous avons focalis´e notre attention sur la restitution possible des cou- rants de surface au moyen des acquisitions SAR en mode vague. La m´ethode que nous d´eveloppons d´epend principalement des conditions de vent. De plus, elle s’applique aux condi-
tions repr´esent´ees par les acquisitions ´etudi´ees : angle d’incidence de 23˚, une polarisation verticale.
Les vitesses r´esiduelles obtenues grˆace `a cette m´ethode sont compar´ees aux mesures de courant sur la r´egion ´equatoriale Pacifique de 110˚W `a 170˚W et de 10˚N `a 10˚S. Ces comparaisons ont ´et´e men´ees `a la fois `a partir de climatologie mensuelle et des mesures in situ. Elles montrent une corr´elation entre les vitesses r´esiduelles et les vitesses du courant dans la direction de vis´ee du radar. N´eanmoins des ´ecarts types relativement importants sont observ´es. Pour les comparaisons avec la climatologie, ils atteignent au maximum 0,35 m/s et pour les comparaisons grˆace aux mesures in situ, ils sont en moyenne de 0,4 m/s. Les vitesses r´esiduelles ne sont pas encore suffisamment pr´ecises pour suivre les courants de surface dont l’intensit´e serait inf´erieure `a ces valeurs. N´eanmoins, pour un suivi des forts courants de surface, cette m´ethode se r´ev`ele adapt´ee pour repr´esenter la dynamique des courants de surface qui ´echappent parfois aux mesures plus classiques. Elle pr´esente l’avantage par rapport aux bou´ees d’une couverture spatiale plus large que le seul point d’ancrage de la bou´ee. Compar´ee aux produits de vitesse de courant tel OSCAR, elle a l’avantage d’observer une dynamique des courants de surface plus en accord avec les mesures in situ. Ces diff´erentes propri´et´es d´esignent les vitesses r´esiduelles comme une composante compl´ementaire id´eale des mesures d´ej`a existantes.
Plusieurs applications de ces vitesses r´esiduelles peuvent ˆetre envisag´ees. `A partir de la climatologie ´etablie dans la partie 2.3.1, des cartes de la composante moyenne du courant dans la direction zonale peuvent ˆetre r´ealis´ees (figure 2.20) `a partir des vitesses r´esiduelles des traces ascendantes et descendantes (cf.§2.3.3). Ces cartes permettent de suivre la circulation moyenne oc´eanique, ´echelle jusqu’`a pr´esent uniquement accessible grˆace aux altim`etres. Cette application compl`ete les informations utilis´ees jusqu’`a pr´esent pour suivre l’´evolution du climat.
A une ´echelle de temps plus courte, les vitesses r´esiduelles peuvent ´egalement compl´eter` les informations de courant autour des bou´ees oc´eanographiques. Cette application r´ealis´ee en temps r´eel `a partir de l’acquisition permet ainsi d’obtenir un crit`ere quant au bon fonction- nement des bou´ees. Cette application peut ´egalement ˆetre envisag´ee autour d’autres mesures de courant. Elle est d´ependante de la position du satellite. En effet, le satellite poss`ede une p´eriode de r´ep´etitivit´e de 10 jours qu’il est difficile de concilier avec une observation r´eguli`ere en un point pr´ecis.
Les vitesses r´esiduelles nous montrent qu’il existe de l’information de courant dans les anomalies Doppler qui peut ˆetre extraite de fa¸con op´erationnelle. Jusqu’`a pr´esent nous n’avons pu observer les propri´et´es spatiales de cette information qu’en r´ealisant des climatologies de vitesses r´esiduelles. Il serait int´eressant de poursuivre cette ´etude `a partir de champ de vitesses r´esiduelles de plus haute r´esolution. La repr´esentation de ces vitesses `a plus haute r´esolution exige soit un plus grand nombre d’acquisitions, soit un autre mode d’acquisition couvrant des surfaces au sol plus grandes que 10 km par 5 km. Cette derni`ere solution est propos´ee par le SAR `a bord d’ENVISAT, mais implique ´egalement une variation de l’angle d’incidence sur la surface de l’acquisition. Jusqu’`a pr´esent, nous sommes rest´es dans une configuration fixe (incidence de 23˚, polarisation verticale) pour l’´evaluation moyenne de l’anomalie Doppler en fonction de l’intensit´e et de la direction azimutale du vent. Or, les m´ecanismes de r´etrodiffusion variant avec les angles d’incidence, l’anomalie Doppler moyenne due `a l’effet de l’´etat de mer, ainsi que la signature de courant, changent ´egalement avec l’angle d’incidence. Le chapitre suivant se propose d’analyser l’influence de l’angle d’incidence sur la signature de courant de l’anomalie Doppler.
Figure 2.20 — Composante zonale moyenne calcul´ee `a partir des vitesses r´esiduelles moyennes mensuelles ascendantes et descendantes des mois de janvier (en haut) et juillet
(en bas) des ann´ees 2004, 2005 et 2006.
3 Influence de l’angle d’incidence sur l’anomalie Doppler et la signature
de courant
Le chapitre 2 pr´esente une m´ethode pour extraire des imagettes en mode vague une esti- mation du courant de surface dans la direction de vis´ee du radar pour un angle d’incidence de 23˚et une polarisation verticale. Les moyennes mensuelles de ces estimations pr´esentent des propri´et´es spatiales identiques `a celles des courants de surface des climatologies mensuelles.
Il serait int´eressant d’utiliser le SAR afin d’observer les caract´eristiques du courant sur une surface plus ´etendue que la surface des pr´ec´edentes imagettes. En effet les informations is- sues du SAR pourraient potentiellement indiquer les caract´eristiques du courant avec une r´esolution de l’ordre de 5 par 10 km et pr´esenter alors des observations dans le domaine de la m´eso´echelle au moment mˆeme de l’acquisition. Cette observation est th´eoriquement possible en utilisant un mode sur lequel l’angle d’incidence varie durant l’acquisition. Elle implique d’´etendre la m´ethode d’estimation du courant propos´ee dans le chapitre 2 `a d’autres angles incidences.
Les ´etudes sur la SERN indiquent l’importance de l’angle d’incidence sur les m´ecanismes de r´etrodiffusion de l’onde ´electromagn´etique. Par exemple pour le principe de Bragg, les vagues participant `a la r´etrodiffusion ont une longueur d’onde de 7 cm `a 23˚ alors qu’`a 42˚, elles atteignent 4 cm. L’impact de l’angle d’incidence sur l’anomalie Doppler a ´et´e ´etudi´e th´eoriquement et confront´e aux mesures d’anomalie Doppler pour les incidences de 23˚ et 33,5˚via [49]. Cette ´etude montre une d´ecroissance de l’anomalie Doppler pour des incidences sup´erieures `a 15˚. Nous utilisons ici les acquisitions WSM (cf.§1.2.3) qui couvrent les angles d’incidence de 16˚ `a 42˚ pour mettre en place une m´ethode de restitution des courants de surface sur ces angles d’incidence.
La restitution de la signature du courant en fonction de l’incidence est entre autre condi- tionn´ee par le calcul des anomalies Doppler. Or, les acquisitions WSM requi`erent un traite- ment plus complexe car les anomalies Doppler calcul´ees pr´esentent des variations le long de la direction radiale qui n’apparaissaient pas pour le mode vague. En effet, ce mode se com- pose au total de cinq sous-fauch´ees qui, recompos´ees, forment l’image enti`ere. Un traitement diff´erent des acquisitions en mode vague est donc n´ecessaire.
La premi`ere partie d´ecrit les variations observ´ees sur les anomalies Doppler et propose une
am´elioration de leur calcul. Une deuxi`eme partie pr´esente la m´ethode de calcul des vitesses r´esiduelles suppos´ees estimer le courant dans la direction de vis´ee du radar. Cette partie met l’accent sur l’influence de l’angle d’incidence sur la composante des vagues incluse dans l’anomalie Doppler. Les vitesses r´esiduelles sont confront´ees dans une troisi`eme partie `a la signature de courant sur une r´egion particuli`ere.