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Altimètres-interféromètres

Un altimètre/interféromètre pourrait inclure plusieurs altimètres montés sur des bras, et permettant d'obtenir simultanément plusieurs mesures qui, seules ou combinées, fourniraient une couverture spatiale très étendue de façon continue.

Les principales limitations des radars altimètres standards pointant au nadir sont connues depuis longtemps : absence de  mesures entre les traces (lacunes de 150 km pendant la pahse tandem de Topex/Poséidon et Jason-1) et résolution spatiale au sol, limitée (2 km pour Topex/Poséidon et Jason-1). Dans ce contexte, diverses solutions de radar interféromètre à large fauchée ont été proposées par Rodriguez et al., compatibles avec les objectifs des applications océanographiques : un altimètre à large fauchée, WSOA (Wide-Swath Ocean Altimeter) a d'abord été proposé pour être embarqué sur Jason-2, mais cette offre est aujourd'hui abandonnée. Un nouveau projet prévoirait d'embarquer un tel système à bord de Swot en 2013-2016.

Principe de fonctionnement d'un altimètre-interféromètre

Le principe de fonctionnement d'un altimètre-interféromètre est l'envoi par chacun des interféromètres d'une onde qui est réceptionnée par l'autre.

L'incertitude des mesures est liée à trois facteurs :

  • Le bruit de mesure, qui dépend de la taille de la base d'antenne (plus elle est grande, plus le bruit est faible). Pour une base d'antenne de 6,4 m (resp. 10 m) le bruit brut est de 5,2 cm (resp. 4,4 cm) au point le plus proche, de 4,5 cm (resp. 3,4 cm) à 50 km, et de 6,5 cm (resp. 4,6 cm) en bout de fauchée. Ces bruits sont réduits par le traitement en mosaïque des mesures. De plus, l'altimètre au nadir permet de recaler les pixels.
  • L'erreur associée aux milieux traversés par l'onde (ionosphère, troposphère, biais d'état de mer) estimée entre 1 et 2 cm rms. Là encore, le lobe d'antenne plus large du radiomètre va permettre d'étendre de façon fiable les corrections troposphériques sur une bonne partie de la fauchée.
  • L'erreur liée au roulis et tangage du satellite qui a un impact directe sur la géométrie de la mesure, par triangulation. Ce bruit pourrait être minimisé par une analyse/ajustement de deux fauchées ascendantes et descendantes aux points de croisement.

La précision finale, au mieux des traitements, pourrait descendre à 3,2 cm rms pour chaque pixel de la mosaïque (tous les 15 km).

Simulation de mesures effectuées par un altimètre-interféromètre. Cette mosaïque constitue un énorme avantage en terme de description haute résolution de la topographie dynamique, puisque l'on accède à une mesure de pente de hauteur de mer (entre les pixels), donc à une mesure de vitesse géostrophique. Les simulations effectuées à l'aide de sorties de modèles réalistes donnent une erreur de 4,7 cm/s rms (resp. 5,9) sur la vitesse zonale (resp. méridienne). Les simulations d'échantillonnage (les tests ont été effectués sur une orbite de type T/P, puisque WSOA pourrait être embarqué sur Jason-2) montrent que le concept WSOA correspondrait à une constellation de 4 satellites classiques visant au nadir en orbite répétitive. La couverture instantanée étant plus large qu'avec un altimètre classique, cela permet de mieux couvrir les zones côtières, et d'en augmenter l'échantillonnage temporel. L'inconvénient majeur d'un tel système reste le niveau de précision, qui va demander de nombreux traitements pour être amélioré.

 

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