Centre de documentation
scientifique

Potentiel de la mesure GPS sol pour l’étude des pluies intenses méditerranéennes / Hugues Brenot (2006)    

Public Titre : Potentiel de la mesure GPS sol pour l’étude des pluies intenses méditerranéennes Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Hugues Brenot, Auteur Editeur : Grenoble : Université de Grenoble 1 Joseph Fourier Année de publication : 2006 Importance : 283 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Thèse pour obtenir le grade de Docteur de l’Université Joseph Fourier, spécialité : Géophysique Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale [Termes IGN] Ardèche (07) [Termes IGN] atmosphère terrestre [Termes IGN] Cévennes [Termes IGN] climat méditerranéen [Termes IGN] données GPS [Termes IGN] modèle atmosphérique [Termes IGN] pluie [Termes IGN] retard troposphérique zénithal [Termes IGN] simulation [Termes IGN] teneur en vapeur d'eau [Termes IGN] troposphère Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) La capacité du Système Global de Positionnement (GPS) à détecter la vapeur d’eau troposphérique a fait ses preuves il y a maintenant plus d’une dizaine d’années. Le GPS, par sa précision de la mesure du contenu intégré en vapeur d’eau (IWV) équivalente à celle des autres instruments de mesures météorologiques, est devenu aujourd’hui la technique d’observation opérationnelle de la vapeur d’eau troposphérique la plus attractive. Le nombre des récepteurs au sol utilisables pour des applications météorologiques est en croissance continue, avec actuellement plus de 100 stations en France. La zone Cévennes-Vivarais et son extension jusque la Méditerranée a été choisie par l’OHMCV (Observatoire Hydrométéorologique-Méditerranéen des Cévennes-Vivarais) pour la fréquence et la représentativité à l’échelle nationale et internationale des événements de pluies intenses qu’elle subit. Depuis 2002, des campagnes automnales de mesures GPS y sont menées dans le but d’améliorer notre connaissance du champ de vapeur d’eau troposphérique associé aux événements de pluie intense. Les observations GPS météorologiques sont les ZTD (délais troposphériques au zénith d’un site) et les gradients de délais. Exprimé par une composante Est-Ouest (GEW) et une composante Nord-Sud (GNS), le gradient de délai traduit l’anisotropie du champ de vapeur d’eau à proximité du site GPS. Pour le traitement des observations GPS des réseaux permanents et temporaires de la région de l’OHM-CV, une configuration optimale a été recherchée à partir de différents tests de sensibilité. Une précision de 5 mm sur les ZTD peut être obtenue avec cette stratégie d’estimation optimisée pour le réseau régional GPS de la région de l’OHM-CV ; GEW est précis à 6 mm près, alors que GNS apparaît moins précis (à 12 mm près) du fait de l’abscence de satellite survolant le pôle Nord. Afin de préparer l’assimilation des observations GPS par les systèmes d’assimilation de données à méso-échelle de Météo-France (ALADIN et le futur modèle de Météo-France AROME), des simulateurs de délais zénithaux ont été implémentés dans le modèle nonhydrostatique à haute résolution Méso-NH. Le laboratoire numérique que constitue le modèle Méso-NH a été un moyen efficace de quantifier la sensibilité des simulations de délais à différentes formulations de la réfractivité atmosphérique. La contribution des hydrométéores aux délais a pu être quantifiée à partir d’une simulation des inondations du Gard de septembre 2002 (jusqu’à 70 mm). D’autre part la sur-estimation des délais établie par la formulation du délai hydrostatique ZHD, basée sur l’approximation hydrostatique et fonction de la pression au sol, a pu être mise en évidence (jusqu’à 18 mm). L’incertitude moyenne sur l’IWV converti à partir du délai humide ZWD par le coefficient •(TS), fonction de la température au sol (TS), a pu être évaluée (inférieure à 0.6 kg/m2). Il apparaît néanmoins préférable d’assimiler le ZTD plutôt que l’IWV dans les modèles de prévision, étant donnée notamment l’incertitude associée à la formulation hydrostatique du ZHD lors d’événements de pluie intense ou à l’absence de mesures de pression à proximité immédiate du capteur GPS. Le potentiel de données de ZTD issus d’un réseau GPS à méso-échelle pour valider des simulations à haute résolution (2-3 km) d’événements précipitants a aussi été démontré sur le cas des inondations du Gard de septembre 2002. En comparant aux observations de ZTD, trois simulations Méso-NH différant par leurs conditions initiales, on montre que la simulation, qui reproduit le mieux les précipitations, est aussi celle la plus proche des observations GPS. L’implémentation dans le modèle d’une estimation des délais obliques (STD) en direction des satellites a également permis de proposer une nouvelle méthode de simulation des paramètres troposphériques plus proche du traitement des données GPS observées. Cette nouvelle méthode permet de réduire l’écart entre les paramètres troposphériques simulés et ceux issus du traitement GPS. Appliquée aux situations de pluie intense des 8-9 septembre 2002 et du 3 décembre 2003, bien reproduites par le modèle Méso-NH, cette nouvelle méthode améliore en moyenne de 25 % les ZTD et de 4 mm les gradients. Note de contenu : Introduction 1- Etat de l’art du GPS et de son utilisation météorologique 1-1 De l’analyse GPS aux Observations Atmosphériques 1-2 Météorologie GPS 1-3 Synthèse de l’état de l’art en traitement GPS et des applications météorologiques du GPS 2- Sensibilité et validation des mesures GPS de l’OHM-CV 2-1 Crues-éclair et observations GPS 2-2 Tests de sensibilité dans le traitement GAMIT 3- Simulateurs d’observations GPS dans Méso-NH 3-1 Présentation du modèle Méso-NH 3-2 Estimation des délais zénithaux dans Méso-NH 3-3 Le simulateur de délais obliques 3-4 Les simulateurs de gradients 3-5 Conclusion sur les simulations GPS Conclusions et perspectives Annexes Numéro de notice : 14873 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : thèse : Géophysique : Grenoble 1 : 2006 nature-HAL : Thèse DOI : sans En ligne : https://hal.science/tel-00012085v2 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=76781

Documents numériques

peut être téléchargé 14873 these 2006 Brenot Adobe Acrobat PDF