Speckle wind velocity

Le satellite ERS-1 de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) est équipé d'un instrument actif dit AMI qui offre une capacité unique d'entrelacé les données du diffusiomètre et celles du Radar à Ouverture Synthétique (ROS) en mode vague. Puisque un ROS profite du déplacement de sa plate-forme pour synthétiser l'image en résolution accrue, les mouvements à la surface d'eau réduisent sa résolution. Plus le vent est fort plus le contraste de l'image augmente en entraînant par la suite une croissance du rapport pique principal du spectre au bruit de fond. Cela est dû principalement à la diminution du bruit de chatoiement induit par les déplacement azimutaux de la surface. Dans cette présentation nous utilisons une estimation du vent donnée par le modèle CMOD-IFREMER à partir des données diffusiomètre en conjonction avec la coupure azimutale des imagettes ROS pour élaborer une estimation du vent dit "de speckle". Une relation de la sorte aide à la définition de la transformation ROS quasi-linéaire utilisée dans la plupart des algorithmes d'inversion spectrale.

Pour améliorer nos connaissances du comportement du processus ROS nous avons aussi cherché des cas de vents forts. Notre base de donnée contient quelques cas de célébres cyclones. Cette base de donnée nous permet, entre autre, de sélectionner des scènes ROS aussi bien près de l'oeil de cyclone qu'à des kilomètres plus loin. Pour illustrer notre sélection nous considérons un cas ROS pour le 5 Novembre 1992 dans la zone 125E-140E et 5N-25N au large de Philippines.

Figure 1: Vue d'ensemble du champ de vent déduit du diffusiomètre d'ERS1; les points blancs indiquent la position des imagettes ROS
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La situation présentée est celle du cyclone Elsie. Elsie est né d'une perturbation tropicale autour de 6N-151N le 18 Octobre 1992. C'est devenu une tempête tropicale le 30 Octobre, qui s'est transformé en cyclone le lendemain. Elsie a atteint l'intensité d'un cyclone adulte le 4 Novembre, et le 5 Novembre, le vent atteint une vitesse maximale de 145 noeuds.

Le long de la trace descendante qui croise le cyclone, et seulement dans ce cas, nous avon sélectionné 5 imagettes sur 400 km du nord au sud du cyclone. les 2 premières imagettes correspondent à des vents forts, les 2 dernières à des vents faibles. Autrement dit, le vent était en train de tourner sur la région choisie car la zone de mesure convergeait vers l'oeil du cyclone.

 

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i002f03 Une sélection de cinq imagettes de la fauchée diffusiomètre passant dans l'oeil du cyclone Elsie. Les imagettes sont choisies du nord vers le sud à 400km l'une de l'autre.

i002f04 Les spectres bidimensionnels des 5 imagettes sélectionnées plus haut.

Une analyse spectrale bidimensionnelle des 5 imagettes. Les 4 premières imagettes (à partir du haut) montre une mer croisée en amplitude et en direction dans le cas d'un vent relativement fort. En revanche, la dernière imagette correspond à une modulation presque dans l'azimut pour un cas de vent faible. Le tableau 1 compare l'amplitude et la direction du vent mesurées par le diffusiomètre et prédites par le modèle ECMWF avec la coupure azimutale des imagettes ROS. Nous constatons que la coupure azimutale varie linéairement en fonction du vent.