Principe de la mthode

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• Principe de la méthode
• de mesure de l'humidité
• par GPS
• Erik Doerflinger
• Laboratoire de Géophysique Tectonique
  Sédimentologie - ISTEEM
• UMR 5573 - CNRS / Université Montpellier II

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Les différentes sources derreur affectant les
mesures GPS relatives
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Allongement troposphérique apparent du signal GPS
Radiosondages de Nîmes du 03/01/94
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Mesure de lallongement troposphérique
hydrostatique et humide
Composante hydrostatique 230 10 cm
Baromètres Mesure de la pression au niveau du
sol Composante humide 15 10 cm La
composante humide ne peut pas être précisément
estimée par les mesures météorologiques au sol
Radiosondages Radiométrie au sol
ou embarquée Lidar Raman
Spectromètre solaire GPS Estimation
numérique de l'allongement troposphérique lors
de l'inversion des données GPS
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Du délai troposphérique à la vapeur d'eau
précipitable
Délai troposphérique Erreur pour le GPS
Délai total Estimé numériquement au cours de
l'inversion des données GPS
Délai hydrostatique Calculé à partir des mesures
de pression et de température de surface
Délai humide
TD - HD WD Vapeur
d'eau précipitable Donnée pour la Météo IWV
WD / k avec k ? 6,5 précisément déterminée
par des mesures de température de surface
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Différentes stratégies de mesure de la vapeur
deau en météorologie
Réseaux GPS permanents Mesure du contenu intégré
en vapeur deau au-dessus des stations (? 1 à 2
mm) Prévision numérique du temps Etude des
changements climatiques
Réseaux GPS haute densité (mailles de quelques
Km) Image 3D haute résolution de la distribution
de la vapeur deau (tomographie) sur des zones
détude limitées Campagne détude
météorologique Etude des pluies torrentielles,
Radio-occultation Utilisation de récepteurs GPS
embarqués sur des satellites Mesure de la
répartition spatiale de la température et de
lhumidité relative dans la haute atmosphère
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Mesure de la vapeur deau avec le future système
Galileo
Avec Galileo les différentes stratégies de mesure
de la vapeur deau devraient être similaires à
celles du GPS Les précisions sur les quantités
obtenues devraient être équivalentes ou
supérieures à celles obtenues par GPS
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• Campagne ESCOMPTE 2001
• résultats préliminaires
• O. Bock1, E. Doerflinger2, F. Masson2, A.
  Walpersdorf3, J. Van-Baelen4, J. Tarniewicz5, M.
  Troller6, A. Somieski6, Geiger6, B. Bürki6
• 1 Service dAéronomie / CNRS, Université Paris
  VI, Paris, France
• 2 Lab. Géophys. Tectonique Sédimentologie /
  CNRS, Montpellier, France
• 3 Lab. Géophysique Interne et Tectonophysique,
  Grenoble, France
• 4 CNRS - CNRM/GAME, Météo-France, Toulouse,
  France
• 5 Institut Géographique National, Saint-Mandé,
  France
• 6 Geodesy and Geodynamics Lab. / ETHZ, Zurich,
  Switzerland

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Le programme ESCOMPTE

• Objectifs
• Expérience sur Site pour COntraindre les Modèles
  de Pollution atmosphérique et de Transport
  d'Emissions (http//medias.obs-mip.fr/escompte)
• Plus de 100 scientifiques impliquant plus de 20
  équipes
• La campagne ESCOMPTE
• Période dobservation 6 Juin - 15 Juillet 2001
  4 IOPs
• 6 avions, 2 bateaux, 5 lidars au sol, 5
  profileurs de vent, RS, CVB, réseau dense de
  mesures de surface,
• Participants
• Météo France
• CNRS (Centre National de la Recherche
  Scientifique)
• ADEME (Agence de lEnvironnement et de la
  Maîtrise de lEnergie)
• MATE (Ministère de lAménagement du Territoire
  et de lEnvironnement)

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Le projet GPS/H2O

• Instrumentation
• ? Réseau dense GPS
• 17 récepteurs GPS bi-fréquences (Ashtech
  antennes Choke Ring)
• Espacement 3 à 5 km sur une zone de 15 km x
  20 km
• Angle de coupure 5
• Fréquence denregistrement 30 s
• ? Autres instruments de mesure de la vapeur
  deau
• Radiomètre à vapeur deau (ETHZ) azim 45 ,
  élev 10 , cycle15 min
• Spectromètre solaire (ETHZ) 07 - 19 UTC.
• Lidar Raman H2O (IGN/SA) 22 - 03 UTC.
• Objectifs
• Etude du champs 4D de la vapeur deau par
  tomographie GPS
• et autres techniques
• Plus de 20 scientifiques et 6 équipes impliqués
  (Géodésie, Météorologie, )
• Période dobservation 6 au 27 Juin 2001

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Carte de la zone détude
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Périodes d'observations des instruments
Calibration GPS
Radiomètre - Spectromètre
Lidar
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Bilan des données GPS enregistrées
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Analyse des données

• Donnée GPS
• Logiciel de traitement GAMIT/GLOBK 10.05
• Positionnement 17 stations du réseau dense
• 16 stations permanentes
• Paramètres troposphériques 1 ZTD / 15 min
• 1 GRAD / 30 min

• Analyse tomographique
• Logiciel Suisse AWATOS (ETHZ) en cours
• Développement dun logiciel français en projet
• Autres instruments de mesure de la vapeur deau
• Radiomètre et spectromètre (ETHZ) vapeur deau
  intégrée zénithale et oblique
• Raman Lidar (IGN/SA) profiles de la vapeur
  deau (nuit)

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Délai troposphérique GPS total Séries
temporelles
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Vapeur deau intégrée GPS et autres techniques
Séries temporelles
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Délai troposphérique GPS total Jours 176 à 177
de 2001
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Délai troposphérique GPS total Normé au jour
176 4h 2001
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Travaux futurs

• Méthodologie de lanalyse des données GPS
• Analyse des gradients troposphériques
• Validation des délais humides obliques
• Etude de linversion tomographique avec le
  logiciel AWATOS et développement dun nouveau
  logiciel
• Applications météorologiques
• Etude de la brise de mer et du mistral à laide
  des contenus intégrés en vapeur deau et des
  modèles tomographiques 4D
• Etude des couches limites impliquant la vapeur
  deau en zone urbain et côtière