Estimation des Prcipitations sur le Continent Africain

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Estimation des Précipitations sur le Continent
Africain

• Isabelle JOBARD (IPSL/LMD)
• et
• Yves RICHARD (CET)

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Télédétection Spatiale des Précipitations

• Les moyens spatiaux utilisés
• Diversité des algorithmes destimation de la
  pluie (avantages, inconvénients)
• Comparaison des validations à différentes
  échelles
• Lapport potentiel de MSG

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Caractéristiques des précipitations dans les
systèmes tropicaux

• Grande variabilité spatiale
• champ de pluie non homogène à lintérieur du
  pixel
• couverture partielle du pixel
• résolution spatiale
• Grande variabilité temporelle et intermittence
• échantillonnage temporel

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Les moyens spatiaux utilisés pour la mesure de
la pluie
Instruments
Satellites

• Radiomètres Géostationnaires
• IR / Visible Meteosat
  1977
• Radiomètres Polaires
• Micro onde SSM/I
  1987
• Radiomètres IR / VIS Orbite basse
• et MO radar pluie TRMM
  1997

Tropical Rainfall Measuring Mission
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Les Méthodes dEstimation de la Pluie

• Mesures Infra-Rouge

Principe  Dans linfrarouge thermique, la
Température de Brillance du
               sommet du nuage est une fonction
indirecte de la pluie dans                les
systèmes convectifs
Méthodes

•  GPI (GOES Precipitation Index) Pourcentage dans
  une surface de      2,5x2,5 des pixels
  plus froids que le seuil (235 K) x 3 mm/h

• Cycle de vie du nuage, techniques spectrales
  (Vis), Split Window       
  Ces méthodes tentent de discriminer les cirrus

Résolutions spatiale et temporelle
Taille du pixel  5 km
échantillonnage temporel  1/2 heure
Moyenne spatiale et cumul temporel nécessaires
pour un bon accord entre estimations IR et
observations au sol
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Les Méthodes dEstimation de la Pluie (suite)
2) Mesures Micro-onde
Principe  Absorption par les gouttes deau
aux basses fréquences (? lt 60 GHz) Relation
directe avec la pluie, mais ne peut être mesurée
que sur locéan
Diffusion par les cristaux de glace aux hautes
fréquences (? gt 60 GHz) Relation indirecte
avec la pluie mais peut être mesurée sur la terre
Méthodes

•  Algorithmes multi-fréquences, Régressions
  statistiques,
•       Scattering Index,Polarisation Index,

• Algorithmes dinversion
•       Modèle de Transfert radiatif associé à un
  modèle de nuage (3D)      Utilisation dune Base
  de Données  profil de pluie TB(canaux) 

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Les Méthodes dEstimation de la Pluie (suite)
2) Mesures Micro onde
Résolutions spatiale et temporelle
Orbite polaire SSMI
Taille du pixel
échantillonnage temporel  (86 GHz)
15x13 km2
1 image/jour
Orbite inclinée 35 TRMM
Taille du pixel  
échantillonnage temporel  (86
GHz) 7x5 km2 TMI (30 N-S)
3 images/ jour
(10 N-S) 1
image/ jour 4x4 km2
radar 1 image/ 5 jours
Les résolutions MO sont peu compatibles avec
la variabilité spatio-temporelle des
précipitations tropicales
Les MO servent à estimer les précipitations
instantanées
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Meteosat (IR) / TRMM TMI (85 GHz)
Les Méthodes dEstimation de la Pluie (suite)
1 août 1998 à 01h30 TU
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3) Mesures combinées multi sources
Les Méthodes dEstimation de la Pluie (suite)
Principe  Tirer profit des avantages des
différentes techniques Information
liée directement à la pluie, fournie par les MO
Bonne couverture spatio-temporelle de
lIR des géostationnaires
Méthodes Techniques de fusion de données

• Combinaison IR/MO
• AGPI indice GPI ajusté par un coefficient
   pluie MO/pluie IR 

• Combinaison IR / MO / pluviomètres
• AGPI est ajusté par le champ de pluie fourni par
  le GPCC

Les estimations peuvent être fournies à toutes
les résolutions souhaitées
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Comparaison à différentes échelles
Estimations (1x1) Observations Afrique Ouest
Coefficients de corrélation
1.0
  GPCP Geo-IR MO Pluvios

0.9
TRMM-42  Geo-IR MO
0.8
RAAC Geo-IR
0.7
SSMI-2.5 MO
0.6
0.5
0.4
TRMM-25 MO radar
0.3
Sources de données
10-jours
1-jour
5-jours
1-mois
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Apport de MSG

• Fréquence plus grande des observations
• une image toutes les 15 minutes
• Meilleure résolution spatiale (3 km)
• Information multi spectrale du radiomètre
• SEVIRI qui permet de discriminer les
     cirrus et les nuages précipitants

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Les 12 canaux de limageur SEVIRI
Apport de MSG

• Channel 1 VIS 0.6 ?
• Channel 2 VIS 0.8 ?
• Channel 3 NIR 1.6 ?
• Channel 4 MIR 3.9 ?
• Channel 5 WV 6.2 ?
• Channel 6 WV 7.3 ?
• Channel 7 IR 8.7 ?
• Channel 8 IR 9.7 ? (Ozon)
• Channel 9 IR 10.8 ?
• Channel 10 IR 12.0 ?
• Channel 11 IR 13.4 ? (CO2)
• Channel 12 HRV (High Resolution Visible)

Spinning Enhanced Visible and Infra Red Imager
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Apport de MSG
MSG Canal 9 10.8 mm
MSG Canal 10 12.0 mm
6 mars 2004 (12h00) Cyclone Gafilo
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Split window 
Apport de MSG
Absorption of Ice- and Water cloud After Source
D. Rosenfeld
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Différence 8.7 mm - 12.0 mm
Différence 10.8 mm - 12.0 mm
Apport de MSG
Détection des Cirrus