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L'évaluation du système Topex/Poséidon

Patrick Vincent, Yves Ménard (Cnes, France)

Six mois après le lancement, la plupart des données acquises par Topex/Poséidon ont pu être mises à disposition de la communauté scientifique et des équipes projet pour une validation intensive des mesures et des algorithmes de traitement.

Les questions relatives aux aspects techniques ou technologiques ont toutes été résolues. Le point critique concernant le pointage a été examiné avec soin : depuis le cycle 9, les performances en termes de pointage sont conformes aux spécifications. L'erreur de pointage est désormais largement inférieure à 0.2 degrés, et l'impact sur la mesure altimétrique est minimisé.
Par ailleurs, un algorithme amélioré a été étudié par CLS pour affiner la correction de dépointage sur la mesure altimétrique pour les cycles antérieurs.

Les premiers résultats de calibration sur site sont encourageants et en bon accord avec les résultats de statistiques globales sur les écarts aux points de croisement. Toutefois, les barres d'erreur sur les biais altimétriques calculés restent importantes. Le traitement des données acquises lors de survols supplémentaires des sites de calibration et la ré-analyse fine des données des premiers passages devraient permettre d'affiner les résultats préliminaires.

La campagne de calibration intensive à Lampedusa s'est achevée le 10 décembre 1992, date à laquelle la station laser MTLRS-1 de l'Ifag devait, selon son planning d'utilisation, quitter le site. Toutefois, une instrumentation minimale a été maintenue sur place : 3 marégraphes, une balise Doris ainsi qu'un radiomètre sol. Jusqu'au 10 décembre 1992, les données correspondant à 8 survols de Lampedusa ont été acquises ; 2 autres passages aux dates du 11 et 21 septembre sont aussi considérés pour l'opération de calibration bien que l'orbite du satellite ne corresponde pas à l'orbite répétitive définitive à 10 jours à cette époque. Toutes les informations concernant l'acquisition des mesures spatiales et in situ pour les 10 passages peuvent être consultées dans le bulletin Calval édité par le projet Topex/Poséidon. Le calcul effectif du biais de l'altimètre Poséidon a été effectué en utilisant toutes les estimations disponibles de la hauteur radiale d'orbite au-dessus du site. Ces estimations sont fournies par le Cerga/GRGS (technique d'arcs courts), par B.J. Haines, Ingénieur au JPL accueilli au Cnes/GRGS (calcul d'orbite à partir des données GPS). Les orbites Doris calculées par le SOD (Cnes) ont, elles aussi, été utilisées. Le biais de l'instrument Poséidon est de l'ordre de 4 cm. Celui de l'altimètre Topex, calculé de façon préliminaire pour le cycle 4, est de l'ordre de -20 cm, ce qui est cohérent avec les valeurs calculées par la Nasa grâce aux données du site de Harvest.
La différence entre les biais des 2 instruments ("Topex mesure plus court que Poséidon") est confirmée par les analyses statistiques des écarts aux points de croisement.

Les corrections d'environnement (ionosphère, troposphère) ont été validées avec attention, de façon régionale et globale (voir article de J. Stum). Les corrections ionosphériques déduites de l'altimètre bi-fréquence et du système Doris présentent une différence inférieure à 2 cm RMS. Les corrections troposphériques humides calculées au moyen du modèle météorologique et du radiomètre TMR présentent un biais global de l'ordre de 1,5 cm.

Les algorithmes de calcul du biais électromagnétique restent encore imparfaits ; en particulier, un plus grand nombre de mesures altimétriques est requis pour l'estimation de la correction associée à l'instrument Poséidon.

 

Estimation du biais de l'altimètre Poséidon (  arc court,  orbite précise GPS) et erreur formelle d'estimation.

Les modèles météorologiques de Météo France ont été utilisés pour valider le calcul du module du vent et la mesure de la hauteur significative des vagues.
On note, en particulier, un biais entre modèle et mesures pour l'estimation du vent, ce qui suggère la présence d'un biais (à ajuster) sur les coefficients de rétrodiffusion. L'analyse d'un lot de données plus important est en cours pour confirmer ce résultat. Par ailleurs, un nouvel algorithme de calcul du module du vent à partir de la hauteur significative des vagues et du coefficient de rétrodiffusion est en cours d'étude.
Les résultats détaillés des études de validation peuvent être obtenus en contactant l'équipe Calval du projet Topex/Poseidon.
La plupart sont déjà consignés dans les minutes de la réunion du JVT (Pasadena, 22-25 février 1993), et seront utilisés par les segments sol pour la production des GDR dès juillet 1993.

 

Traces au sol de Topex/Poséidon pour le cycle 13 (IGDR-M) et sites de calibration Harvest et Lampedusa.

 

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