YANG
Télédétection Multi-satellite des Propriétés des Systèmes
Convectifs de l'Océan Indien ; Observation pendant la Mousson d'Hiver
Soutenance prévue le 7 juillet 2005 à 14h - Amphi Carnot
(Palaiseau, Ecole Polytechnique)
devant le jury composé de :
Mme Laurence Picon, UPMC, Paris (Examinatrice)
Mr. Henri Laurent, LTHE, Grenoble (Rapporteur)
Mr. Henri Sauvageot, UPS, Toulouse (Rapporteur)
Mr. Michel Desbois, EP (Directeur de thèse)
Mme. Isabelle Jobard, Paris XI (Co-directrice de thèse)
Résumé
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Cette étude est basée sur les mesures collectées pendant la période d'observation de
l'Expérience INDOEX (Indian Ocean Experiment) pendant l'hiver 1999. Le but de
ce travail est premièrement d'examiner les propriétés des systèmes convectifs à
mesoéchelle (MCSs) à l'aide des images METEOSAT-5 infrarouge; deuxièmement,
d'étudier les précipitations en employant les données micro-ondes de DMSP-SSM/I
et de TRMM-TMI; troisièmement, de présenter une comparaison des échantillonnages
des données obtenus pour les orbites de différents satellites et de présenter un des
avantages du nouveau satellite Megha-Tropiques.
Dans la première partie, un algorithme de suivi des nuages sur les images Meteosat-5 IR
a été appliqué pour calculer les paramètres radiatifs et morphologiques de chaque MCS.
Les trajectoires de chaque MCS ont été construites, et les situations de dissipation,
division et fusion des systèmes identifiées. La carte de fréquence d'occurrence montre
que la plupart des systèmes se produisent dans la zone intertropicale de convergence
(ITCZ) distribuée de l'Indonésie jusqu'au nord de Madagascar, deux autres secteurs
distincts apparaissant au sud du Golfe du Bengale et au sud de Madagascar. Les
résultats montrent que les MCSs qui ont un cycle de vie long sont fortement associés
aux températures de brillance les plus froides, moins de 210 K, et à une surface
énorme de couverture nuageuse, supérieure à 10O OOO km2. Une autre étude porte
sur l'orientation du mouvement de chaque MCS pour différentes durées de vie; elle
indique les différentes directions préférentielles de propagation des MCSs dans
chaque zone subdivisée: par exemple environ 63% des MCSs au sud de Madagascar
vont vers l'est.
La deuxième partie de l'étude a pour but de caractériser la relation entre la précipitation
régionale et la distribution des MCSs. Les données SSM/I des trois satellites DMSP
présents à cette période ont été employées pour estimer les précipitations. Le taux de
pluie au-dessus de l'océan est dérivé à partir de l'algorithme de Scattering Index (SI)
de Grody [1991]. Ces résultats sont comparés aux estimations de taux de pluie de TRMM
TMI et au produit cumul de pluie mensuel et quotidien du Global Precipitation Climatology
Project (GPCP). Une carte de taux de pluie moyen mensuel montre la corrélation élevée
entre les précipitations et la fréquence de distribution des MCSs. Les variations journalières
des précipitations montrent que la pluie a tendance à tomber le matin près des secteurs
côtiers tandis qu'il n'y a pas de période préférencielle sur l'océan ouvert.
Le dernier sujet concerne le rôle de l'amélioration de l'échantillonnage des mesures
journalières sur un secteur spécifique de la région tropicale. Par comparaison avec les
satellites DMSP et TRMM qui fournissent en moyenne une seule observation par jour,
le futur satellite Megha-Tropiques fournira 3 à 6 observations par jour pour n'importe
quel point entre 23°N à 23°S. Cela sera très utile pour les études des MCSs et des
précipitations associées dans différentes phases de leur développement.
Abstract
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This study is based on the INDOEX (Indian Ocean Experience) measurements in 1999 winter
period. The goal of this work is firstly to examine the properties of mesoscale convective
systems (MCSs) using METEOSAT-5 infrared images and secondly to investigate the
precipitations by using DMSP SSM/I and TRMM TMI microwaves data. Thirdly, present
a comparison of the orbit data sampling between different satellites and introduce the
advantage of a new satellite Megha-Tropiques.
In the first part, the METEOSAT-5 infrared consecutive images have been used to study
the MCSs over Indian Ocean. A cloud tracking algorithm was applied to compute the
radiative and morphological parameters of each MCS. Then the trajectory during the
entire life cycle of MCS was reconstructed and their possible situations have been
identified such as dissipation, split and mergence. The map of occurrence frequency
shows that most of the systems occur in the Inter-tropical Convergence Zone (ITCZ)
spreading from Indonesia to North of Madagascar, the other two distinct areas are
the south of the Bay of Bengal and around the south of Madagascar. The results show
that the long life cycle MCSs are highly related to the colder brightness temperatures,
less than 210 K and to enormous cloud cover surfaces greater than 100 000 km2.
A study of the orientation of the movement in each MCS for various life durations
indicates different preferential propagation directions of the MCSs in each subdivided
zone; for example about 63% of the MCSs in the South of Madagascar go eastward.
The second part of the study is to characterize the relationship between the regional
precipitation with the MCSs distribution, the SSM/I data from three DMSP satellites
have been used to estimate the rainfall. Rain rate over the ocean is derived and
estimated from the Scattering Index algorithm by Grody [1991]. This result compares
with the TRMM TMI rain rate estimations and Global Precipitation Climatology Project
(GPCP) monthly and daily products. A monthly mean rain rate map shows the high
correlation of higher rainfall with the higher frequency of MCSs distribution. The diurnal
evolutions of precipitation show an obvious inclination of morning rain near the coastal
areas but a non-preference over the open ocean.
A final subject is considering the need of improvement in the data sampling during the
day for a specific area in the tropical region. Comparing with DMSP and TRMM
satellites which provide an average of one observation per day, the future Megha-Tropiques
satellite will provide 3 to 6 observations per day for any point between 23°N to 23°S.
This will be useful for the study of MCSs and the associated rainfall in different phases
of their development.
