Composition du jury

Laurence Picon, Professeure, LMD, Présidente
Fatima Karbou, Directrice de recherche, CEN, Rapporteure
Alain Royer, Professeur, Univ. Sherbrooke, Rapporteur
Jean-Pierre Chaboureau, Physicien, OMP, Examinateur
Olivier Jourdan, Maitre de Conférence, UCA, LaMP, Examinateur
Catherine Ottlé, Directrice de recherche, LSCE, Examinatrice
Chantal Claud, Diretrice de recherche, LMD, Directrice de thèse
Christophe Genthon, Directeur de recherche, LMD, Co-directeur de thèse

Résumé

Parce que l’incertitude des mesures des précipitations solides est importante en
Arctique, les taux de chutes de neige montrent des différences marquées entre les jeux de
données disponibles. Afin de caractériser plus précisément les précipitations arctiques, la
télédétection spatiale micro-ondes s’avère être un outil idéal. Les observations collectées
par le radar à bord du satellite CloudSat ont permis d’obtenir les taux de chutes de neige
à la surface pour quatre années complètes. Ces estimations ont été validées avec des
données de stations météorologiques, et comparées à diverses climatologies. Malgré un bon
accord qualitatif, d’importantes différences sont observées, particulièrement au Groenland. La
réanalyse régionale ASR montre un meilleur accord avec les restitutions de CloudSat que la
réanalyse globale ERA-Interim, notamment concernant la distribution saisonnière des taux
de chutes de neige. Les observations CloudSat ont ensuite été utilisées comme référence
afin d’évaluer la capacité des sondeurs passifs micro-ondes proches de 183 GHz à détecter
les chutes de neige arctiques. Nous avons montré que la détection est possible et repose
principalement sur les températures de brillance à 190 et 183 3 GHz ainsi que la température
proche de la surface et la vapeur d’eau intégrée. La détection est limitée dans le cas de
conditions environnementales trop froides et pour des chutes de neige faibles. En dépit de ces
limitations, l’algorithme développé permet un apport en information concernant les chutes
de neige intenses, avec un bon échantillonnage grâce à sa large fauchée et sa longue série
temporelle. Ainsi les résultats de ces travaux illustrent notamment l’apport des observations
passives micro-ondes, disponibles pour les 20 dernières années, pour la caractérisation de
l’occurrence des chutes de neige.
Mots-clés: Arctique, Chutes de neige, Radar spatial, Sondeur passif, Micro-ondes.

Because solid precipitation measurements at the surface are complex in Arctic,
snowfall rates present significant differences between recent datasets. To further characterize
arctic precipitation, microwave remote sensing is an appropriate tool. The radar observations
onboard CloudSat provides rates of snowfall at the surface for a 4-years period. These
retrievals are validated with in situ data, and compared to various datasets. Despite a
good qualitative agreement, significant differences are observed, especially over Greenland.
The regional reanalysis shows a better agreement with CloudSat retrievals than the global
reanalysis, especially regarding the seasonnal distribution of snowfall rates. Then, CloudSat
observations are used as a reference to evaluate the ability of passive microwave sounders
to detect arctic snowfall for frequencies around 183 GHz. Detection is possible and relies
mainly on brightness temperatures at 190 and 183 3 GHz as well as the temperature near
the surface and the integrated water vapor. A poor detection capability is observed in cold
conditions and for light snowfall. Despite these limitations, the algorithm provides significant
information for intense snowfalls, with good sampling due to its wide swath and long time
series. Available for the last 20 years, passive microwave observations show a notable ability
for a better characterization of arctic snowfall.
Keywords: Arctic, Snowfall, Space radar, Passive sounder, Microwave.