Les instruments

Le satellite TRMM embarque cinq instruments, dont trois sont dédiés spécifiquement à l’ob- servation et l’estimation des précipitations :

FIGUREA.4 – Le satellite TRMM et ses instruments.

– Le scanner VIRS (Visible and Infrared Scanner). Il s’agit d’un radiomètre Visible-Infrarouge

comportant 5 canaux aux longueurs d’ondes 0,63µm, 1,6 µm, 3,75 µm, 10,8 µm et 12 µm.

– L’instrument TMI (TRMM Microwave Imager) est un radiomètre micro-ondes multi-fréquences

comportant 8 canaux polarisés horizontalement et verticalement aux fréquences 10,7 GHz, 19,3 GHz, 37 GHz et 85,5 GHz, et un canal à 21,3 GHz polarisé verticalement.

– Le radar PR (Precipitation Radar). Il s’agit d’un radar fonctionnant à une fréquence de

– L’instrument CERES (Cloud and Earth’s Radiant Energy System) est un radiomètre VIS- IR bandes larges dédié à l’étude du bilan radiatif (Wielicki et al. [1996]). Il comporte trois capteurs radiométriques qui mesurant le rayonnement solaire réfléchi par la Terre dans l’in-

tervalle 0,3 - 0,5µm, le rayonnement réfléchi et émis par la Terre dans l’intervalle 0,3 -

100µm, et le rayonnement ondes longues émis par la Terre dans l’intervalle 8 - 12 µm avec

une résolution spatiale de 10 km au nadir. Couplées aux estimations de la chaleur latente dé- rivées des estimations des précipitations, les estimations du bilan radiatif obtenues à partir des mesures CERES permettent de décrire l’ensemble du bilan d’énergie de l’atmosphère terrestre. L’instrument n’a fonctionné cependant que pendant les mois de janvier à août 1998 et pendant le mois de mars 2000.

– Le LIS (Lightning Imaging Sensor) est un imageur dédié à l’observation des éclairs (Good-

man et al. [1996])

FIGURE A.5 – Vue schématique des géométries de balayage des instruments TMI,

VIRS et PR de TRMM (d’après Kummerow et al. [1998]).

A.2.1.1 Visible and Infrared Scanner : VIRS

Le scanner VIRS est un radiomètre VIS-IR observant dans cinq canaux à des longueurs d’onde

comprises entre 0,6µm et 12 µm. Le but de ce radiomètre est de permettre l’estimation des pré-

cipitations à partir des méthodes IR et VIS. Les données du VIRS constituent en plus un lien entre les estimations des précipitations obtenues à partir des données micro-ondes de TRMM et

les observations IR et VIS des satellites géostationnaires. Le VIRS est un instrument similaire aux AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) en opération depuis 1978 sur les satellites polaires de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). Le balayage du VIRS est de type ’cross-track’, c’est à dire qu’il balaye chaque ligne observée perpendiculairement à la direction du déplacement du satellite. La largeur de la fauchée résultant de l’altitude de 350 km et du balayage à 45 ˚est de 720 km. Chaque ligne ou scan est constitué de 261 pixels. Au nadir, la résolution des pixels est de 2,11 km et passe à 3,02 km aux extrémités du scan. Les lignes balayées sont continues au nadir, ce qui induit un recouvrement d’environ 0,9 km entre chaque ligne aux extrémités du scan. L’étalonnage des comptes numériques permettant de déterminer les radiances à partir des signaux électriques mesurés et numérisés par les capteurs du VIRS est semblable à l’éta- lonnage des canaux IR et WV de METEOSAT mis en place depuis 2001. Pour les canaux mesurant

le rayonnement solaire réfléchi (0,63µm et 1,6 µm), les coefficients d’étalonnage des comptes nu-

mériques ont été déterminés en laboratoire avant le lancement du satellite. Ces coefficients sont contrôlés régulièrement en utilisant un diffuseur à bord du satellite permettant d’observer le soleil

(Lyu et al. [2000]). Pour les canaux dans l’infrarouge thermique (3,75µm, 10,8 µm et 12 µm),

l’étalonnage des comptes numériques est réalisé en utilisant un corps noir de température connue embarqué sur le satellite (Barnes et al. [2000]). Pour les cinq canaux, des observations de l’espace permettent de définir le zéro de référence.

A.2.1.2 Precipitation Radar : PR

Le radar de précipitations est le premier radar pour la mesure des précipitations embarqué à bord d’un satellite. Les principaux objectifs associés à cet instrument sont : de fournir des observa- tions de la structure tri-dimensionnelle des précipitations et plus particulièrement leur distribution verticale. D’obtenir des mesures quantitatives des précipitations aussi bien au dessus des conti- nents que des océans. D’améliorer les estimations des précipitations en combinant les mesures des instruments micro-ondes passifs et actifs. Le PR fonctionne à une fréquence de 13,8 GHz, à une bande d’absorption du rayonnement par les gouttes d’eau liquide. L’antenne du radar balaye dans une direction perpendiculaire au déplacement du satellite avec un angle de ± 17˚de part et d’autre du point sub-satellite, induisant ainsi une fauchée de 220 km. La largeur du faisceau radar est de 0,71 ˚, et chaque scan est constitué à partir de 49 intervalles angulaires d’observation. Il en résulte une résolution spatiale au sol de 4,3 km au nadir et d’environ 5 km en bord de scan. La distance entre deux portes radar est de 250 m et correspond à la résolution verticale des mesures radar. L’échantillonnage des échos radar est réalisé entre surface et une altitude de 15 km pour chacun des 49 angles d’observation. Ces échos radar consistent en trois composantes : les échos de pluie les échos de sol correspondent à la partie du signal réfléchi par le sol. Cet écho est mesuré afin de mesurer l’atténuation du signal radar et pour obtenir la distance de la surface dans le faisceau radar. les échos des images miroirs correspond à l’écho de pluie reçu après une double réflection à la surface lorsque le radar vise au nadir. De plus, au nadir, les données sont sur-échantillonnées (intervalles de 125 m) dans le but d’améliorer la restitution des profils des échos possédant une grande variabilité spatiale (échos de sol et bande brillante).

Pour chaque angle de visée, des mesures indépendantes du niveau de bruit du radar sont réa- lisées afin d’estimer le rapport entre le signal utile et le bruit contenu dans le signal. Le rapport signal sur bruit est alors de 4 dB pour les taux de pluie de 0,7 mm/h. Cette valeur des taux de pluie correspond à la sensibilité minimum du radar. En dessous de cette valeur, il n’est pas possible d’estimer les taux de pluie à partir des mesures du radar.