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Étude de la vapeur d’eau atmosphérique à partir de données GNSS dans le bassin sud-ouest de l’océan Indien et applications à l’étude du climat et des cyclones tropicaux / Edouard Lees (2020)
Titre : Étude de la vapeur d’eau atmosphérique à partir de données GNSS dans le bassin sud-ouest de l’océan Indien et applications à l’étude du climat et des cyclones tropicaux Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Edouard Lees, Auteur ; Olivier Bousquet, Directeur de thèse Editeur : Saint Denis : Université de la Réunion Année de publication : 2020 Importance : 183 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse pour obtenir le grade de docteur délivré par l'Université de la Réunion, Spécialité doctorale “Physique de l’atmosphère”Langues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] analyse comparative
[Termes IGN] climat tropical
[Termes IGN] cyclone
[Termes IGN] données GNSS
[Termes IGN] données météorologiques
[Termes IGN] données spatiotemporelles
[Termes IGN] Indien (océan)
[Termes IGN] international GPS service for geodynamics
[Termes IGN] propagation troposphérique
[Termes IGN] Réunion, île de la
[Termes IGN] risque naturel
[Termes IGN] série temporelle
[Termes IGN] teneur intégrée en vapeur d'eau
[Termes IGN] vapeur d'eau
[Termes IGN] variation diurneIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Les stations GNSS terrestres, du fait de leur précision et de leur faible coût, restent à ce jour le principal moyen d'observation de la vapeur d'eau à toutes les échelles spatio-temporelles. Ce gaz à effet de serre, qui module de manière importante la convection profonde dans les régions tropicales, est à l'origine de phénomènes extrêmes tels que sécheresses, inondations et cyclones tropicaux, auxquels le bassin sud de l'océan Indien est particulièrement vulnérable. Ce mémoire porte sur l'exploitation de mesures de vapeur d'eau par GNSS collectées dans l'océan Indien par un ensemble de stations du réseau mondial IGS et du réseau IOGA4MET, récemment déployé dans le cadre du programme de recherche ReNovRisk-Cyclones et Changement Climatique. La première partie de cette thèse rappelle la méthode de calcul de la colonne intégrée en vapeur d’eau par GNSS et présente une intercomparaison entre les mesures obtenues par les stations du réseau IGS et divers autres capteurs (satellites micro-ondes, radiosondages) disponibles dans le bassin sud de l’océan Indien. Ces mesures sont ensuite utilisées dans un second temps pour étudier la variabilité de la vapeur d'eau à différentes échelles spatio-temporelles. Les résultats obtenus montrent que la variabilité annuelle est très variable à l'échelle régionale et d'autant plus forte à mesure que l'on s'éloigne de l'équateur. À plus petite échelle, le cycle diurne de la vapeur d’eau apparaît fortement piloté par les interactions entre la dynamique atmosphérique de grande échelle et les circulations locales, notamment dans le cas d’îles tropicales telles que Madagascar et La Réunion. Note de contenu : 1. Introduction
1.1 Vapeur d’eau et climat
1.2 Contexte climatique régional et spécificités de l’océan Indien
1.3 Plan et objectifs de la Thèse
2. Comparaison des moyens d’observation de la vapeur d’eau
2.1 Moyens d’observation de la vapeur d’eau
2.2 Mesure de la colonne intégrée en vapeur d’eau à partir des délais troposphériques ajustés avec le positionnement par satellite
3. Principe physique de la mesure, méthodes et estimation de l’erreur sur la mesure de la colonne intégrée en vapeur d’eau
3.1 Mesure de colonne intégrée en vapeur d’eau à l’aide du réseau de stations dédiées au positionnement géodésique par satellite
3.2 Données expérimentales et estimation de l’erreur sur la colonne intégrée en vapeur d’eau dans le bassin sud de l’océan Indien (partie 2 "Data, methodology and uncertainties" de l’article en section 4.1.2)
3.3 Complément sur la partie méthode
3.4 Bilan de la partie méthode
4. Variabilité temporelle de la vapeur d’eau dans l’océan Indien sud
4.1 Analyse de la variabilité temporelle de la colonne intégrée en vapeur d’eau de l’échelle diurne à saisonnière dans le bassin sud de l’océan Indien à partir de données GNSS et de données de la réanalyse de 5ème génération de l’ECMWF (ERA5)
4.2 Densification du réseau de récepteurs GNSS dans le bassin SOOI : État d’avancement, Perspectives et applications à la météorologie et la géodésie
5. Variabilité temporelle de la vapeur d’eau sur l’île de la Réunion
5.1 Contexte climatique à la Réunion
5.2 Séries temporelles et décomposition spectrale de la colonne intégrée en vapeur d’eau à la Réunion
5.3 Variabilité annuelle de l’IWV à la Réunion : lien avec la répartition verticale de la vapeur d’eau
5.4 Variabilité diurne de l’IWV
5.5 Variabilité inter-annuelle de l’IWV : cas d’étude de 2017-2018
5.6 Ouverture : relation entre les cycles saisonniers et diurnes de l’IWV et de la couverture nuageuse à la Réunion
6. Synthèse desrésultatsetperspectives 135 6.1 rappel des enjeux et objectifs de la thèse
6.2 Principaux résultats
6.3 Perspectives
A. Modulation saisonnière du cycle diurne de l’IWV à Mayotte
A.1 Rappels sur le cycle diurne de l’IWV à Mayotte
A.2 Présentation du cas d’étude
A.3 Cartes d’IWV et de vents à 10m : identification d’un phénomène de vents de couloir V A.4 Coupes verticales de température potentielle, vent et humidité spécifique : proposition d’un mécanisme permettant d’expliquer la modulation diurne des vents de couloirs à MayotteNuméro de notice : 26523 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Physique de l’atmosphère : la Réunion : 2020 Organisme de stage : Laboratoire de l’atmosphère et des cyclones (Lacy) nature-HAL : Thèse Date de publication en ligne : 08/04/2021 En ligne : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03192868/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97491 Improved algorithms for the measurement of total precipitable water and cloud liquid water from SARAL microwave radiometer observations / Rajput Neha Mangalsinh in Marine geodesy, vol 42 n° 4 (July 2019)
[article]
Titre : Improved algorithms for the measurement of total precipitable water and cloud liquid water from SARAL microwave radiometer observations Type de document : Article/Communication Auteurs : Rajput Neha Mangalsinh, Auteur ; Atul Kumar Varma, Auteur Année de publication : 2019 Article en page(s) : pp 367 - 381 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image radar et applications
[Termes IGN] cryosphère
[Termes IGN] données altimétriques
[Termes IGN] hauteurs de mer
[Termes IGN] image GPM
[Termes IGN] image SSMIS
[Termes IGN] image TRMM-MI
[Termes IGN] nuage
[Termes IGN] précipitation
[Termes IGN] radiomètre à hyperfréquence
[Termes IGN] température de luminance
[Termes IGN] vapeur d'eauRésumé : (auteur) SARAL carried onboard a radar altimeter that provides very precise measurements of the sea surface height (SSH). Like other altimetric missions, SARAL carries a passive microwave radiometer (PMR) for wet tropospheric correction to SSH. In the present study, new algorithms are developed for the retrieval of cloud liquid water (CLW) and total precipitable water vapor (TPW) over the global oceans from PMR measurements of the brightness temperatures. A radiative transfer and genetic algorithm based retrieval scheme is proposed for the estimation of CLW and TPW from SARAL PMR. The comparisons of CLW from PMR with independent measurements from GPM-GMI and SSMIS within and outside ±40° latitudes show correlation (R) of 0.86 and 0.83, bias of 0.7 and −3.61 mg/cm2, and root mean square error (RMSE) of 8.42 and 8.07 mg/cm2, respectively. Similarly, TPW from PMR with GPM-GMI and SSMIS show R of 0.99 and 0.98, bias of −0.04 and −0.03 g/cm2 and RMSE of 0.17 and 0.17 g/cm2, respectively. The retrieval accuracy of CLW and TPW from the new algorithms is compared with these parameters provided in the SARAL geophysical data records as finished products, which showed substantial improvement in the quality of the parameters from the new algorithm. Numéro de notice : A2019-282 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1080/01490419.2019.1624662 Date de publication en ligne : 12/06/2019 En ligne : https://doi.org/10.1080/01490419.2019.1624662 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=93116
in Marine geodesy > vol 42 n° 4 (July 2019) . - pp 367 - 381[article]A new global grid model for the determination of atmospheric weighted mean temperature in GPS precipitable water vapor / Liangke Huang in Journal of geodesy, vol 93 n° 2 (February 2019)
[article]
Titre : A new global grid model for the determination of atmospheric weighted mean temperature in GPS precipitable water vapor Type de document : Article/Communication Auteurs : Liangke Huang, Auteur ; Weiping Jiang, Auteur ; Lilong Liu, Auteur ; Hua Chen, Auteur ; Shirong Ye, Auteur Année de publication : 2019 Article en page(s) : pp 159 - 176 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] coordonnées GPS
[Termes IGN] données météorologiques
[Termes IGN] erreur moyenne quadratique
[Termes IGN] Global Geodetic Observing System
[Termes IGN] modèle de géopotentiel
[Termes IGN] prévision météorologique
[Termes IGN] radiosondage
[Termes IGN] régression linéaire
[Termes IGN] retard troposphérique zénithal
[Termes IGN] vapeur d'eauRésumé : (auteur) In ground-based global positioning system (GPS) meteorology, atmospheric weighted mean temperature, Tm, plays a very important role in the progress of retrieving precipitable water vapor (PWV) from the zenith wet delay of the GPS. Generally, most of the existing Tm models only take either latitude or altitude into account in modeling. However, a great number of studies have shown that Tm is highly correlated with both latitude and altitude. In this study, a new global grid empirical Tm model, named as GGTm, was established by a sliding window algorithm using global gridded Tm data over an 8-year period from 2007 to 2014 provided by TU Vienna, where both latitude and altitude variations are considered in modeling. And the performance of GGTm was assessed by comparing with the Bevis formula and the GPT2w model, where the high-precision global gridded Tm data as provided by TU Vienna and the radiosonde data from 2015 are used as reference values. The results show the significant performance of the new GGTm model against other models when compared with gridded Tm data and radiosonde data, especially in the areas with great undulating terrain. Additionally, GGTm has the global mean RMSPWV and RMSPWV/PWV values of 0.26 mm and 1.28%, respectively. The GGTm model, fed only by the day of the year and the station coordinates, could provide a reliable and accurate Tm value, which shows the possible potential application in real-time GPS meteorology, especially for the application of low-latitude areas and western China. Numéro de notice : A2019-077 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1007/s00190-018-1148-9 Date de publication en ligne : 15/05/2018 En ligne : https://doi.org/10.1007/s00190-018-1148-9 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=92191
in Journal of geodesy > vol 93 n° 2 (February 2019) . - pp 159 - 176[article]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)
[article]
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'eauRésumé : (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
in Atmospheric measurement techniques > vol 10 n° 7 (July 2017) . - pp 2745 - 2758[article]Sentinel-1 interferometric SAR mapping of precipitable water vapor over a country-spanning area / Pedro Mateus in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 55 n° 5 (May 2017)
[article]
Titre : Sentinel-1 interferometric SAR mapping of precipitable water vapor over a country-spanning area Type de document : Article/Communication Auteurs : Pedro Mateus, Auteur ; João Catalão, Auteur Année de publication : 2017 Article en page(s) : pp 2993 - 2999 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image radar et applications
[Termes IGN] image Sentinel-SAR
[Termes IGN] image TOPSAR
[Termes IGN] interféromètrie par radar à antenne synthétique
[Termes IGN] Sentinel-1
[Termes IGN] vapeur d'eauRésumé : (Auteur) This paper presents a methodology to generate maps of atmosphere's precipitable water vapor (PWV) over large areas with a length of hundreds of kilometers and a width of about 250 km, based on the use of interferometric Sentinel-1A/B C-band synthetic aperture radar (SAR) data with a high spatial resolution of 5 × 20 m2 and the revisiting time of six days. An algorithm to calibrate and merge PWV maps from different swaths of Sentinel-1 acquired along the same track, using global navigation satellite system (GNSS) measurements, is described. The proposed methodology is tested on Sentinel-1A SAR images acquired over the Iberian Peninsula, along both descending and ascending tracks. The assessment with an independent set of GNSS measurements shows a mean difference of a fraction of millimeter and a dispersion lower than 2 mm. Both the use of Sentinel-1A/B SAR images and the proposed methodology open new perspectives on the application of SAR meteorology for the high-resolution mapping of PWV over large region-spanning areas and the assimilation of interferometric SAR data into numerical weather models. Numéro de notice : A2017-472 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1109/TGRS.2017.2658342 En ligne : https://doi.org/10.1109/TGRS.2017.2658342 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=86395
in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing > vol 55 n° 5 (May 2017) . - pp 2993 - 2999[article]Integrating uncertainty propagation in GNSS radio occultation retrieval: From bending angle to dry-air atmospheric profiles / Jakob Schwarz in Earth and space science, vol 4 n° 4 (April 2017)PermalinkMonitoring and prediction of precipitable water vapor using GPS data in Turkey / Kutubuddin Ansari in Journal of applied geodesy, vol 10 n° 4 (December 2016)PermalinkA seamless weather–climate multi‐model intercomparison on the representation of a high impact weather event in the western Mediterranean: HyMeX IOP12 / Samiro Khodayar in Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, vol 142 n° S1 (August 2016)PermalinkMulti-GNSS meteorology : real-time retrieving of atmospheric water vapor from BeiDou, Galileo, GLONASS, and GPS observations / Xingxing Li in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 53 n° 12 (December 2015)PermalinkReal-time retrieval of precipitable water vapor from GPS and BeiDou observations / Cuixian Lu in Journal of geodesy, vol 89 n° 9 (september 2015)PermalinkReal-time GPS precise point positioning-based precipitable water vapor estimation for rainfall monitoring and forecasting / Junbo Shi in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 53 n° 6 (June 2015)PermalinkPredicting floods with GPS / Paul Grad in Position, n° 76 (April - May 2015)PermalinkVoxel-optimized regional water vapor tomography and comparison with radiosonde and numerical weather model / Biyan Chen in Journal of geodesy, vol 88 n° 7 (July 2014)PermalinkA high-quality, homogenized, global, long-term (1993–2008) DORIS precipitable water data set for climate monitoring and model verification / Olivier Bock in Journal of geophysical research : Atmospheres, vol 119 n° 12 (2014)PermalinkDynamic modeling of GNSS troposphere wet delay for estimation of precipitable water vapour / Ahmed El-Mowafy in Journal of applied geodesy, vol 8 n° 1 (April 2014)Permalink