50 2.2.3 Contribution de la loi empirique de l'état de la mer à l'anomalie Doppler 52 2.3 Analyse des vitesses résiduelles. Dans ce cas, nous discutons des limites actuelles d'interprétation des vitesses de surface dérivées de l'anomalie Doppler SAR.
Introduction aux courants de surface
La partie suivante présente les caractéristiques des courants de surface qui ont été mises en évidence lors de la simplification de l'équation 1.1. Cette carte a été réalisée à partir d'un modèle de propagation des marées [56].
Le radar ` a ouverture synth´ etique, SAR
La première est basée sur la prédiction de la fréquence Doppler du centre de gravité. Estimer la fréquence Doppler du centroïde revient à estimer la phase de la fonction de corrélation du signal [44].
Surface de l’oc´ ean et signal ´ electromagn´ etique
En télédétection, les longueurs d'onde des ondes participant à la rétrodiffusion varient en fonction de la longueur d'onde du radar. L'énergie de ces ondes est concentrée autour de la longueur d'onde qui se propage.
De la fr´ equence Doppler
La partie suivante présente la bibliographie produite par les différentes études visant à obtenir la vitesse du courant à partir de la mesure de la vitesse superficielle. L'extraction de la mesure du courant dépendra donc des conditions géophysiques : vent, vague, courant. Ces données sont entrées dans un modèle de rétrodiffusion de surface pour obtenir la vitesse de surface sans affecter l'écoulement.
Le comportement de la vitesse de surface à plusieurs configurations et longueurs d'onde a été modélisé sur la base des mesures disponibles (60). Pour cet article, les informations de courant sont extraites de la vitesse de surface en utilisant une méthode similaire à celle de [26] : la vitesse du courant de surface est extraite de la mesure SAR à l'aide de données in situ.
Calcul de l’anomalie Doppler
Le calcul de l'anomalie Doppler est comparable à celui réalisé dans la sous-section précédente, et on peut s'interroger sur l'utilisation des fichiers d'attitude. La section V de l'annexe B met en évidence l'apport de l'attitude du satellite au calcul de l'anomalie Doppler en utilisant sa représentation en fonction du vent radial. La courbe rouge correspond au calcul de l'anomalie Doppler à partir des fichiers d'attitude, complété par son ajustement quotidien à partir de la valeur moyenne des anomalies Doppler associées aux vents radiaux inférieurs en valeur absolue à 1 m/s.
Cette dernière méthode apparaît donc la plus adaptée pour un calcul précis de l'anomalie Doppler. La baisse observée d'une méthode à l'autre indique une augmentation de la précision de l'anomalie Doppler.
M´ ethode d’´ evaluation de la composante du courant dans l’anomalie Doppler
L'interprétation géophysique de l'anomalie Doppler nous fournit une méthode pour évaluer la composante actuelle incluse dans l'anomalie Doppler. En revanche, le graphique (b) de la figure 2.3 met en évidence la dynamique de l'anomalie Doppler associée au vent. Pour une direction azimutale du vent donnée, plus l’intensité du vent est forte, plus l’intensité de l’anomalie Doppler est forte.
Le modèle empirique surestime la contribution de l’état de la mer à cette intensité du vent. Cette intensité de courant est une première approximation de l'intensité de courant minimale pouvant être observée à partir de l'anomalie Doppler.
Analyse des vitesses r´ esiduelles
La forte variabilité de l'écoulement dans la direction méridionale nécessite de résoudre la climatologie des vitesses résiduelles de l'ordre du degré de latitude. Ces résultats démontrent un bon accord entre la climatologie des vitesses résiduelles et la signature du courant radial. La comparaison de la climatologie des vitesses résiduelles avec d'autres climatologies des courants de surface présente des coefficients de corrélation moyens de 0,80.
Dans la deuxième partie, nous effectuons des comparaisons des vitesses restantes avec des mesures de courant de bouée. Cette colocalisation est quasi automatique sur la base de la climatologie des vitesses résiduelles calculée dans la section 2.3.1.
Conclusion
Le prochain chapitre vise à analyser l'influence de l'angle d'incidence sur la signature actuelle de l'anomalie Doppler. Les études sur le SERN indiquent l'importance de l'angle d'incidence sur les mécanismes de rétrodiffusion de l'onde électromagnétique. L’impact de l’angle d’incidence sur l’anomalie Doppler a été étudié théoriquement et comparé aux mesures d’anomalie Doppler pour des incidences de 23˚ et 33,5˚ via [49].
La récupération de la signature actuelle en fonction de l'incidence est conditionnée, entre autres, par le calcul des anomalies Doppler. Cette section met l'accent sur l'influence de l'angle d'incidence sur la composante d'onde impliquée dans l'anomalie Doppler.
Calcul de l’anomalie Doppler pour les acquisitions WSM
Les profils de la figure 3.1 montrent une variation de 30 Hz sur les 100 premiers km le long de l'axe radial. On observe sur ces deux graphiques qu'en moyenne, l'anomalie Doppler diminue le long de l'axe azimut. Dans la suite, nous supposons que les écarts au sol restent négligeables sur une distance de 400 km le long de l'axe azimutal.
De même, la valeur absolue de l'anomalie Doppler n'est plus liée à une vitesse surface. A ce stade, elle ne correspond plus à la représentation de la variation de l'anomalie Doppler.
Prise en compte de l’angle d’incidence
Pour représenter les anomalies Doppler en fonction de l'incidence, nous utilisons les propriétés des anomalies Doppler dérivées d'observations à 23° (voir § 2.2.2). L'évolution de l'anomalie Doppler en fonction de l'incidence est présentée dans les graphiques (b) des figures 3.11 et 3.10. Jusqu'à présent, seules les évolutions de l'anomalie Doppler en fonction de l'incidence pour des intensités de vent de 7, 8,5 et 10 m/s étaient étudiées.
La figure 3.12 présente les sorties de la fonction « CDOP » en fonction de l'incidence pour des intensités de vent de 3, 7, 10 et 15 m/s pour les configurations au près et sous le vent. Pour des intensités de vent plus élevées, les représentations de la figure 3.12 montrent clairement une différence d'évolution entre les configurations au vent et au vent selon l'occurrence.
Analyse des vitesses r´ esiduelles en fonction de l’angle d’incidence
Ces caractéristiques permettent de valider l'approche concernant la contribution de l'état de la mer à l'anomalie Doppler. D’autre part, cette section démontre clairement la cohérence de l’estimation de la contribution de l’état de la mer à l’anomalie Doppler, quelle que soit son incidence. La fonction « CDOP » permet d'estimer la contribution de l'état de la mer corrélé au vent à partir de l'anomalie Doppler (voir § 3.2.2).
La contribution du courant à l'anomalie Doppler augmente donc avec les angles d'incidence, si bien sûr seuls l'état de la mer et les courants contribuent à l'anomalie Doppler. En soustrayant entre les anomalies Doppler et la contribution de l'état de la mer.
Conclusion
L'analyse des acquisitions WSM nous a permis d'étudier l'influence de l'angle d'incidence de 16˚ à 42˚ sur la signature de courant présente dans l'anomalie Doppler. On remarque également que les composantes du courant et de l’état de la mer sont similaires. L'interprétation de l'anomalie Doppler d'une acquisition peut donc être interprétée presque directement en termes de courant si, par exemple, un courant de forte intensité est présent.
Cependant, l'exemple de l'acquisition au large de l'Afrique du Sud (voir § 3.3.3) illustre l'intérêt des vitesses résiduelles pour représenter l'écoulement superficiel dans la direction radiale. Les vitesses résiduelles extraites du SAR se présentent comme une nouvelle solution permettant de suivre la structure des courants de surface d'un enregistrement à l'autre et, par exemple, de suivre l'évolution au cours de l'année ee du système du Courant des Aiguilles.
Calcul de l’anomalie Doppler sur les acquisitions IMS
La propriété de stationnarité des anomalies Doppler sur la Terre est utilisée pour obtenir cette référence. Pour cela, on utilise le profil calculé sur la terre et surtout la différence entre les profils radiaux sur la terre et sur la mer. Lorsque la différence entre les profils radiaux de la terre et de la mer ne peut se faire en un nombre de points supérieur à Sur la figure 15, la moyenne de cet écart est utilisée comme référence fixe le long de la direction radiale.
Cette opération consiste à utiliser la fréquence Doppler et à modifier cette fréquence pour améliorer la résolution de l'image. Pour le mode IMS, nous estimons la fréquence Doppler à l'ouverture synthétique contrairement aux modes WSM et au mode onde.
Les vitesses SAR en mer d’Iroise
Les vitesses SAR sont raisonnablement bien corrélées aux courants radiaux des radars HF. Néanmoins, le coefficient dominant de la droite de régression linéaire entre les vitesses SAR et le flux radial de référence montre des variations pour ces quatre images. La comparaison des vitesses SAR avec les flux radiaux fournis par les radars HF présente pour 4 des 7 acquisitions sélectionnées une corrélation claire conduisant à l'interprétation directe des vitesses de surface SAR en écoulement radial.
Les courants radiaux SAR et de référence atteignent 0,75, ce qui indique que les vitesses SAR sous-estiment les courants radiaux de surface. Pour cette catégorie, la structure spatiale de la composante radiale est retrouvée à partir des vitesses SAR.
Influence de l’´ etat de mer sur les vitesses de surface SAR
La contribution de l’État maritime, telle que nous l’avons envisagée jusqu’à présent, a été considérable. La contribution moyenne à l’état de la mer, le cas échéant, se reflète dans la différence entre les vitesses de surface du SAR et les vitesses des courants de référence. Les vitesses de surface SAR correspondront principalement à l'influence de l'état de la mer sur la surface observée.
La vitesse de surface associée à ces images est alors associée à un impact direct de l'état de la mer lié au vent de surface. La contribution de l'état de la mer apportée par la fonction « CDOP » permet d'accéder au décalage moyen observé entre les vitesses SAR et les courants radiaux de référence.
Conclusion
La contribution de l'effet de l'état de la mer à l'anomalie Doppler est évaluée à l'aide des informations sur le vent. Cette application nécessite une meilleure compréhension des effets de l’état de la mer en fonction de son occurrence. Cette partie met en avant la nécessité d'une meilleure connaissance de la surface de la mer pour poursuivre l'analyse de l'anomalie Doppler.
Compte tenu d'un vent correctement estimé, la précision des vitesses résiduelles est limitée par l'évaluation de l'effet de l'état de la mer dérivée de l'information sur le vent. B Amélioration du calcul de l'anomalie Doppler au-dessus de l'océan pour les acquisitions ENVISAT SAR.
D ATA
In Section IV, we explore the use of position files to improve Doppler frequency predictions and then compute Doppler anomalies. This demonstrates the relative improvement of the Doppler anomaly calculation thanks to the position files. Using one method improves the calculation of the Doppler anomaly for any radial wind speed.
We observe a reduction of the mean standard deviation between Doppler anomaly estimate and radial wind speed for all the incident angle. Using attitude files improves the Doppler anomaly calculation at incidence angles between 16◦ and 42◦ .
