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CFOSat

Image du mois - Mars 2020

Carte de prévision de météorologique marine avec la pression de surface de la mer et les vents de surface le 18 août 2019 à 12:00 UTC (modèle Arpège) et un spectre de vagues mesuré par Swim au large des côtes atlantiques françaises le 19 août 2019 à 18:00 UTC (au point avec une croix). La dépression Bernd n'était pas une tempête violente, bien que plutôt inhabituelle à la mi-août, mais l'énergie des vagues est notable pour la saison (échelle de couleurs, E normalisé en m2/s). La direction d'où vient le champ d'ondes est indiquée par l'angle (ici 315°) sur le demi-cercle ; la fréquence du champ d'ondes est ici assez faible, à 0.08 Hz (indiquée par la proximité de la valeur haute au centre du cercle) (Crédits Météo France)
Carte de prévision de météorologique marine avec la pression de surface de la mer et les vents de surface le 18 août 2019 à 12:00 UTC (modèle Arpège) et un spectre de vagues mesuré par Swim au large des côtes atlantiques françaises le 19 août 2019 à 18:00 UTC (au point avec une croix). La dépression Bernd n'était pas une tempête violente, bien que plutôt inhabituelle à la mi-août, mais l'énergie des vagues est notable pour la saison (échelle de couleurs, E normalisé en m2/s). La direction d'où vient le champ d'ondes est indiquée par l'angle (ici 315°) sur le demi-cercle ; la fréquence du champ d'ondes est ici assez faible, à 0.08 Hz (indiquée par la proximité de la valeur haute au centre du cercle) (Crédits Météo France)

Les vagues sont une question clé pour les services maritimes, le commerce maritime et l'urbanisation côtière. Comprendre et prévoir l'état de la mer pendant les tempêtes ou les ouragans est une question de sécurité. Jusqu'à fin 2018, deux types de satellites mesuraient les vagues. Tout d'abord, les radars à synthèse d'ouverture estiment les spectres des vagues directionnelles à partir des mesures de la rugosité de la surface de la mer, mais ils se limitent aux longues vagues. Deuxièmement, les radars altimètres ne mesurent "que" les hauteurs significatives des vagues au nadir sur l'ensemble de l'océan.
CFOSat est un satellite franco-chinois lancé le 29 octobre 2018. Il transporte un diffusiomètre de vent (Scat) développé par la CNSA, mais aussi un tout nouvel instrument de mesure des vagues (Swim , un diffusiomètre de vagues), développé par le Cnes. Cet instrument mesure les spectres directionnels des vagues, c'est-à-dire l'énergie des vagues en fonction de leur direction et de leur fréquence. 
Swim fonctionne en bande Ku (13,575 GHz), fréquemment utilisée pour l'altimétrie au nadir. C'est un radar à ouverture réelle qui illumine la surface de manière séquentielle par six faisceaux avec six angles d'incidence : 0°, 2°, 4°, 6°, 8° et 10°. Les cornets d'alimentation des faisceaux sont montés sur une antenne rotative permettant le balayage de l'ensemble des angles d'azimut.
La rétrodiffusion du signal est analysée pour toutes les directions d'émission de la rotation, et fournit ainsi des spectres directionnels d'ondes après agrégation des données mesurées pendant une rotation complète. Le faisceau au nadir fonctionne comme un altimètre classique. Cependant, il ne fournit que des informations significatives sur la hauteur des vagues et la vitesse du vent, la hauteur de la surface de la mer ne pouvant être fournie (pas de détermination précise de l'orbite, pas de radiomètre). Le signal mesuré par les faisceaux hors nadir dépend de la pente de la vague et de l'état de la mer. Il permettra d'améliorer la caractérisation des processus océaniques et la modélisation du couplage océan/atmosphère.
La présence de ce diffusiomètre de vagues et d'un diffusiomètre de vent permet pour la première fois de mesurer conjointement deux paramètres essentiels à la connaissance de la météo marine et de l'état de la mer. 
Grâce à ces informations, les prévisions météorologiques maritimes et les alertes côtières (par exemple, les ondes de tempête) seront améliorées. CFOSat a maintenant terminé sa phase de validation, et les données sont disponibles pour la recherche et les applications pré-opérationnelles.

Voir aussi :

Autres sites sur ce thème :

Références :

  • Hauser D., Tourain C., Hermozo L. Alraddawi D., Aouf L., Chapron B., Dalphinet A., Delaye L., Gressani V., Grouazel A., Guitton G., Husson R., Mironov A., Mouche A., Ollivier A., Oruba L., Piras F., Rodriguez Suquet R., Schippers P., Tison C., 2019: New observations from the SWIM radar on board CFOSAT : instrument validation and ocean wave measurement assessment", submitted to IEEE Trans on Geoscience and Remote Sensing
  • Tourain C., F. Piras, A. Olivier, P. Thibaut, F. Boy, JC Poisson, L. Hermozo, D. Hauser, C. Tison, 2019: CFOSAT SWIM  adaptiveretracking: description and validation”, submitted to IEEE Trans on Geoscience and Remote Sensing
  • Hauser, D. , L. Aouf, B. Chapron, F. Collard, A. Dalphinet, L. Delaye, C. Dufour, F. Gouillon, A. Grouazel, G. Guitton, L. Hermozo, J.-M. Lachiver, A. Mironov, A. Mouche, F. Nouguier, A. Ollivier, R. Rodriguez, P. Schippers, C. Tison, C. Tourain 2019: CFOSAT: New wind and wave observations from the nadir and near-nadir SWIM Ku-Band instrument, Ocean Surface Topography Science Team Meeting, Chicago, Oct. 2019.

 

 

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