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Study and mitigation of calibration factor instabilities in a water vapor Raman lidar / Leslie David in Atmospheric measurement techniques, vol 10 n° 7 (July 2017)  

Public [article]  inAtmospheric measurement techniques > vol 10 n° 7 (July 2017) . - pp 2745 - 2758 Titre : Study and mitigation of calibration factor instabilities in a water vapor Raman lidar Type de document : Article/Communication Auteurs : Leslie David, Auteur ; Olivier Bock , Auteur ; Christian Thom , Auteur ; Pierre Bosser , Auteur ; Jacques Pelon, Auteur Année de publication : 2017 Projets : VEGAN / Bock, Olivier Article en page(s) : pp 2745 - 2758 Note générale : bibliographie This work was developed in the framework of project VEGA and supported by the French national program LEFE/INSU. Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Atmosphère [Termes IGN] azote [Termes IGN] étalonnage d'instrument [Termes IGN] fibre optique [Termes IGN] lidar Raman [Termes IGN] retard troposphérique [Termes IGN] vapeur d'eau Résumé : (auteur) We have investigated calibration variations in the Rameau water vapor Raman lidar. This lidar system was developed by the Institut National de l'Information Géographique et Forestière (IGN) together with the Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS). It aims at calibrating Global Navigation Satellite System (GNSS) measurements for tropospheric wet delays and sounding the water vapor variability in the lower troposphere. The Rameau system demonstrated good capacity in retrieving water vapor mixing ratio (WVMR) profiles accurately in several campaigns. However, systematic short-term and long-term variations in the lidar calibration factor pointed to persistent instabilities. A careful testing of each subsystem independently revealed that these instabilities are mainly induced by mode fluctuations in the optic fiber used to couple the telescope to the detection subsystem and by the spatial nonuniformity of the photomultiplier photocathodes. Laboratory tests that replicate and quantify these instability sources are presented. A redesign of the detection subsystem is presented, which, combined with careful alignment procedures, is shown to significantly reduce the instabilities. Outdoor measurements were performed over a period of 5 months to check the stability of the modified lidar system. The calibration changes in the detection subsystem were monitored with lidar profile measurements using a common nitrogen filter in both Raman channels. A short-term stability of 2–3 % and a long-term drift of 2–3 % per month are demonstrated. Compared to the earlier Development of Methodologies for Water Vapour Measurement (DEMEVAP) campaign, this is a 3-fold improvement in the long-term stability of the detection subsystem. The overall water vapor calibration factors were determined and monitored with capacitive humidity sensor measurements and with GPS zenith wet delay (ZWD) data. The changes in the water vapor calibration factors are shown to be fairly consistent with the changes in the nitrogen calibration factors. The nitrogen calibration results can be used to correct the overall calibration factors without the need for additional water vapor measurements to within 1 % per month. Numéro de notice : A2017-868 Affiliation des auteurs : LASTIG LOEMI+Ext (2012-2019) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.5194/amt-10-2745-2017 Date de publication en ligne : 31/07/2017 En ligne : https://doi.org/10.5194/amt-10-2745-2017 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=89882 [article]

Couplage lidar Raman et GPS pour le sondage de la vapeur d'eau atmosphérique et le positionnement précis / Leslie David (2015)  

Public Titre : Couplage lidar Raman et GPS pour le sondage de la vapeur d'eau atmosphérique et le positionnement précis Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Leslie David, Auteur ; Olivier Bock , Directeur de thèse ; Jacques Pelon, Directeur de thèse ; Christian Thom , Directeur de thèse Editeur : Paris : Université de Paris 6 Pierre et Marie Curie Année de publication : 2015 Importance : 186 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie Thèse de doctorat, Université Pierre et marie Curie, École doctorale des sciences de l'environnement d’Île-de-France Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale [Termes IGN] atmosphère terrestre [Termes IGN] étalonnage d'instrument [Termes IGN] filtrage du bruit [Termes IGN] instabilité [Termes IGN] lidar Raman [Termes IGN] signal lidar [Termes IGN] teneur en vapeur d'eau [Termes IGN] visée oblique Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) Développé initialement pour la correction du retard humide des signaux GPS, le lidar Raman vapeur d’eau de l’Institut National de l’information Géographique et forestière (IGN) pourrait aujourd’hui servir pour d’autres applications telles que la climatologie et la météorologie. Cependant, quelle que soit l’application visée, il est primordial d’assurer une très bonne précision de la mesure. Un étalonnage fiable et stable de l’instrument est alors requis. Lors de la dernière campagne de mesures (Démévap) qui consistait à inter-comparer différentes techniques d’étalonnage, une dérive du coefficient d’étalonnage du lidar a été observée. Ce travail revient sur cette dérive et explore, dans un premier temps, les signaux enregistrés durant cette campagne. En découle alors un inventaire de sources d’erreurs et de variations pouvant expliquer ces résultats. Trois sources majeures de variations seront ensuite étudiées de manière approfondie : la dépendance en température des sections efficaces Raman induite par l’usage de filtres étroits, l’impact du choix des optiques de transmission et détection du signal et les problèmes liés à l’électronique de détection. L’étude et la quantification des variations repose sur des simulations numériques, modélisations et tests en laboratoire. Des solutions permettant de minimiser ces instabilités sont aussi proposées et testées. Finalement, le système lidar a été remonté entièrement et une campagne de validation des améliorations a été menée à Saint-Mandé. Cela a permis, sur une période de cinq mois, de contrôler la stabilité instrumentale et d’étudier l’étalonnage du lidar à l’aide de capteurs d’humidité placés au sol. Note de contenu : Introduction 1- Utilisation du lidar Raman pour la mesure de la vapeur d'eau atmosphérique 2- Recherche des sources d'erreurs et d'instabilité du système durant la campagne Démévap 3- Étude et réduction des sources d'erreurs et d'instabilités de l'étalonnage du lidar Raman de l'IGN 4- Protocoles de réglage et validation finale du système Conclusion Numéro de notice : 17092 Affiliation des auteurs : LASTIG LAREG (2012-mi2018) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : thèse de doctorat : Sciences de l'environnement : Paris 6 : 2015 Organisme de stage : LAREG (IGN) & LOEMI (IGN) & LATMOS (IPSL) nature-HAL : Thèse DOI : sans En ligne : https://hal.science/tel-01327075v1 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=79521

Exemplaires(2)

Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
17092-02	THESE	Livre	Centre de documentation	Thèses	Disponible
17092-01	THESE	Livre	Centre de documentation	Thèses	Disponible

Accuracy assessment of water vapour measurements from in-situ and remote sensing techniques during the DEMEVAP 2011 campaing at OHP / Olivier Bock in Atmospheric measurement techniques, vol 6 n° 10 (October 2013)  

Public [article]  inAtmospheric measurement techniques > vol 6 n° 10 (October 2013) . - pp 2777 - 2802 Titre : Accuracy assessment of water vapour measurements from in-situ and remote sensing techniques during the DEMEVAP 2011 campaing at OHP Type de document : Article/Communication Auteurs : Olivier Bock , Auteur ; Pierre Bosser , Auteur ; Thomas Bourcy, Auteur ; Leslie David, Auteur ; F. Goutail, Auteur ; Christophe Hoareau, Auteur ; Dominique Legain, Auteur ; A. Pazmino, Auteur ; Jacques Pelon, Auteur ; Konstantinos Pipis, Auteur ; Guillaume Poujol, Auteur ; Alain Sarkissian, Auteur ; Christian Thom , Auteur ; Guy Tournois, Auteur ; Diane Tzanos, Auteur Année de publication : 2013 Projets : DEMEVAP / Bock, Olivier Article en page(s) : pp 2777 - 2802 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale [Termes IGN] campagne d'expérimentation [Termes IGN] estimation de précision [Termes IGN] étalonnage des données [Termes IGN] lidar Raman [Termes IGN] positionnement par GNSS [Termes IGN] teneur en vapeur d'eau [Termes IGN] teneur intégrée en vapeur d'eau Résumé : (auteur) The Development of Methodologies for Water Vapour Measurement (DEMEVAP) project aims at assessing and improving humidity sounding techniques and establishing a reference system based on the combination of Raman lidars, ground-based sensors and GPS. Such a system may be used for climate monitoring, radiosonde bias detection and correction, satellite measurement calibration/validation, and mm-level geodetic positioning with Global Navigation Satellite Systems. A field experiment was conducted in September–October 2011 at Observatoire de Haute-Provence (OHP). Two Raman lidars (IGN mobile lidar and OHP NDACC lidar), a stellar spectrometer (SOPHIE), a differential absorption spectrometer (SAOZ), a sun photometer (AERONET), 5 GPS receivers and 4 types of radiosondes (Vaisala RS92, MODEM M2K2-DC and M10, and Meteolabor Snow White) participated in the campaign. A total of 26 balloons with multiple radiosondes were flown during 16 clear nights. This paper presents preliminary findings from the analysis of all these data sets. Several classical Raman lidar calibration methods are evaluated which use either Vaisala RS92 measurements, point capacitive humidity measurements, or GPS integrated water vapour (IWV) measurements. A novel method proposed by Bosser et al. (2010) is also tested. It consists in calibrating the lidar measurements during the GPS data processing. The methods achieve a repeatability of 4–5%. Changes in the calibration factor of IGN Raman lidar are evidenced which are attributed to frequent optical re-alignments. When modelling and correcting the changes as a linear function of time, the precision of the calibration factors improves to 2–3%. However, the variations in the calibration factor, and hence the absolute accuracy, between methods and types of reference data remain at the level of 7%. The intercomparison of radiosonde measurements shows good agreement between RS92 and Snow White measurements up to 12 km. An overall dry bias is found in the measurements from both MODEM radiosondes. Investigation of situations with low RH values ( Numéro de notice : A2013-807 Affiliation des auteurs : LASTIG LOEMI+Ext (2012-2019) Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.5194/amt-6-2777-2013 Date de publication en ligne : 25/10/2013 En ligne : http://dx.doi.org/10.5194/amt-6-2777-2013 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=80082 [article]