Derniers résultats du Cnes sur la calibration à Lampedusa et à Harvest

L'équipe de calibration du Cnes a continué l'analyse des performances de l'altimètre de la Nasa (ALT) et de l'altimètre du Cnes (SSALT) avec les améliorations des méthodes de traitement des mesures in-situ et satellitaires pour obtenir les biais absolus des deux instruments [Ménard et al, 1994]. Sur douze survols de Lampedusa et de Harvest, le biais moyen de SSALT est estimé à +1 cm avec une incertitude de 2.4 cm.
Un biais a aussi été estimé pour l'altimètre ALT en utilisant seulement 2 survols de Lampedusa. Les chiffres résultants sont donc à prendre avec précaution. Ils donnent un biais de -18.5 cm pour ALT avec une incertitude de 3.4 cm.

Analyse globale des données Topex/Poséidon et validation

L'analyse de plus d'une année de données Topex/Poséidon permet de dresser un bilan complet de validation. Les analyses statistiques globales effectuées par le groupe océanographique de CLS dans le cadre d'Aviso sur les données Topex et Poséidon ont permis de valider systématiquement les données distribuées [Le Traon et al., 1994].
Les traitements consistent principalement en une analyse des écarts aux points de croisement, une analyse par la méthode des traces répétitives et des comparaisons entre les différentes corrections géophysiques (correction troposphérique humide TMR versus correction troposphérique humide CEPMMT, correction ionosphérique bifréquence / correction ionosphérique Doris).
L'analyse des écarts aux points de croisement donne un écart-type global compris entre 10 et 12 cm avec le modèle de marée de Cartwright et Ray [1990]. Ces chiffres ne sont plus que de l'ordre de 8 à 9 cm avec les nouveaux modèles de marée utilisant les données Topex/Poséidon [Ma et al., 1994].
Les données Topex et Poséidon fournissent des résultats remarquablement similaires. Ainsi les écarts T-T, T-P et P-P sur les 30 premiers cycles sont de 10.05 cm, 10.15 cm et 10.15 cm respectivement. Ces résultats sont obtenus en utilisant des corrections de biais électromagnétiques adaptées [Gaspar et al., 1994]. Ils montrent l'excellente compatibilité des deux altimètres Topex et Poséidon. Le biais relatif entre Topex et Poséidon est d'environ 15,5 cm ± 1 cm (la mesure de distance par Topex est sous-estimée). Ce biais est déterminé par analyse des écarts entre les cycles Poséidon (20, 31, 41 et 55) et les cycles Topex adjacents et en utilisant les corrections de biais électromagnétique proposées par Gaspar et al. [1994].
En prenant en compte cette valeur et le biais absolu de SSALT mesuré à Lampedusa, le biais absolu de ALT est estimé à 14.5 cm, ce qui est remarquablement cohérent avec la valeur obtenue par l'équipe du JPL à Harvest. Le biais électromagnétique Poséidon est plus fort que celui de Topex. Les nouvelles paramétrisations proposées par Gaspar et al. [1994] permettent de bien corriger ces effets à la fois pour Topex et Poséidon et leur utilisation est recommandée.L'analyse par la méthode des traces répétitives confirme la très bonne qualité des mesures Topex/Poséidon.

Écart-type de la variabilité du niveau de la mer calculé à partir des 55 premiers cycles et en utilisant un nouveau modèle de marée de l'Université du Texas calculé à partir des données Topex/Poséidon [Ma et al., 1994].

Dans les régions de faible variabilité océanique, l’écart-type du signal n'est que de 4 cm. Ces résultats ainsi que l'analyse des écarts aux points de croisement montrent que l'erreur d’orbite est bien inférieure à 5 cm et se situerait plutôt vers 3 cm rms, ce qui est en accord avec les estimations des équipes d'orbitographie [e.g. Nouel et al., 1994].

La correction de troposphère humide donnée par le radiomètre TMR et celle calculée à partir des champs modèles du CEPMMT ont été systématiquement comparées [Stum, 1994]. Le TMR permet de mieux restituer les échelles intermédiaires (entre 100 et 1000 km) de la correction troposphérique. L'écart-type des différences entre les deux corrections est de 3 cm, la correction issue du modèle ayant tendance à surestimer l'humidité dans les régions très humides. Globalement, la correction CEPMMT est de bonne qualité et pourrait être utilisée en cas de défaillance du TMR.
La comparaison de la correction ionosphérique déduite de l'altimètre bifréquence Topex et de la correction déduite des mesures Doris a été effectuée sur une durée d'un an du cycle 2 au cycle 36 [Le Traon et al., 1 994b]. L’écart-type des écarts sur un cycle varie entre 0.5 cm et 2 cm suivant les cycles. On note des variations à la période de 60 jours (6 cycles) qui sont liées à la variation de l'heure locale (période apparente de 60 jours) ainsi que des effets à longue période liés à la baisse de l'activité solaire. Ainsi à partir du cycle 30, le rms entre Doris et la correction bifréquence reste toujours inférieur à 1 cm. Les écarts maxima sont toujours concentrés le long de l'équateur géomagnétique où ils peuvent dépasser 5 cm lors de la période de maximum de correction ionosphérique. Ces valeurs pourraient être réduites avec une couverture Doris améliorée. Les erreurs sur la correction ionosphérique Doris restent, toutefois, suffisamment faibles par rapport au signal océanique.

Bibliographie :

• Cartwright, D.E. et R.D. Ray, 1990, Océanic tides from Geosat altimetry, J. Geophys. Res., 95, 3069-3090.
• Gaspar P., Ogor, F., P.Y. Le Traon et O.Z. Zanife, 1994, Joint estimation of the TOPEX and POSEIDON sea-state biases, J. Geophys. Res. (in press).
• Le Traon P. Y., J. Stum, J. Dorandeu, P. Gaspar et P. Vinuent, 1994a, Global statistical analysis of TOPEX and POSEIDON data, J. Geophys. Res. (in press).
• Le Traon P. Y., J. Dorandeu, F. Ogor et P. Sicard 1 994b, Comparaison des corrections ionosphériques calculées à partir de DORIS et de l'altimètre bifréquence TOPEX. rapport contrat CNES CLS GO/93/203.
• Ma, X. C., C. K. Shum, R.J. Eanes et B.D. Tapley, 1994, Determination of ocean tides from the first year of TOPEX/POSEIDON altimeter measurements, J. Geophys. Res. (in press)
• Ménard, Y., E. Jeansou et P. Vincent, 1994, Calibration of the TOPEX/ POSEIDON altimeters at Lampedusa. Addihonal results at Haruest, J. Geophys. Res. (in press)
• Nouel, F., C. Valorge, P. Laudet, M. Delenze, A. Guitart, A. Piuzzi, J.P. Berthias et D. Taburiau, 1994, Precise CNES orbits for TOPEX/POSEIDON: is reaching 2 cm still a challenge?, J. Geophys. Res. (in press).
• Stum, J., 1994, A comparison between TOPEX microwaue radiometer, ERS-1 microwaue radiometer and ECMWF derived wet tropospheric corrections, J. Geophys. Res. (in press)