Polarimétrie radar (HU) : Différence entre versions

Version actuelle en date du 21 août 2025 à 16:31

Traduction anglaise : Radar polarimetry

Dernière mise à jour : 21/08/2025

Mot en chantier

De façon générale, on appelle polarimétrie radar l'ensemble des techniques permettant de tirer partie des informations fournies par un signal radar doublement polarisé ; dans le domaine de l'hydrométéorologie, ce terme est spécifiquement utilisé pour désigner une méthode de mesure des précipitations regroupant :

• un volet matériel : l'utilisation de radars à double polarisation ;
• un volet algorithmique : l'utilisation d'une chaine adaptée de traitement de l'information.

[modifier] Informations complémentaires fournies par la double polarisation

Un radar à double polarisation permet, par rapport à un radar météorologique traditionnel, d'accéder à 3 informations complémentaires (Tabary et al., 2013) :

• la réflectivité différentielle : rapport (exprimé en décibels) entre les réflectivités mesurées en polarisation horizontale et verticale ;
• le coefficient de corrélation : mesure de la corrélation entre les signaux reçus sur les voies horizontale et verticale ;
• la phase différentielle : différence de rotation de phase entre les voies horizontale et verticale sur la totalité du trajet aller-retour effectué par l’onde.

[modifier] Améliorations attendues dans la mesure des précipitations

[modifier] Utilisation de la réflectivité différentielle

La valeur de la réflectivité dépend de la dimension apparente des hydrométéores. La valeur de la réflectivité différentielle donne donc une information sur la différence entre les dimensions verticale et horizontale, donc sur l'aplatissement des hydrométéores. Or, les gouttes de pluie sont d’autant plus aplaties qu’elles sont grosses (Sauvageot, 2000 et figure 1). La réflectivité différentielle informe donc indirectement sur la taille des gouttes de pluie, donc sur la nature des hydrométéores et l'intensité de la pluie. Elle est nulle pour des gouttes de petite taille (pluies faibles) et peut typiquement atteindre 2 ou 3 dB, voire plus, pour des pluies fortes (Tabary et al., 2013).

Figure 1 : Plus les gouttes de pluie grossissent et plus elles s'aplatissent, principalement dans la partie basse ; si une goutte de 1 mm est quasiment sphérique, une goutte de 5mm est quasiment plate dans sa partie basse.

[modifier] Utilisation du coefficient de corrélation

Le coefficient de corrélation mesure l’homogénéité de la réponse du milieu dans les deux directions de polarisation. En pratique, sa valeur dépend du type d'hydrométéores présent dans la zone échantillonnée ; elle est :

• très proche de 1 pour la pluie ;
• légèrement plus faible (0,95–0,98) pour la neige sèche ou la glace ;
• entre 0,9 à 0,93 dans la bande brillante (où on observe un mélange de pluie, neige sèche et neige mouillée).

[modifier] Utilisation de la phase différentielle

La rotation de phase de chacune des ondes est liée à la quantité de matière traversée. Si la rotation de l’onde polarisée horizontalement est supérieure à celle de l'onde polarisée verticalement, c’est qu’elle a traversé davantage de matière. Plus la différence de phase est élevée, plus la quantité de matière traversée est grande et plus l’onde est atténuée. En pratique, au moins pour la pluie, l’atténuation intégrée de l’onde par les précipitations est directement proportionnelle à la phase différentielle. La connaissance de la phase différentielle va donc permettre d’estimer et de corriger l’atténuation intégrée entre le radar et la zone échantillonnée (Tabary et al., 2013).

[modifier] Évolution des chaines de traitement à Météo-france, gains obtenus et difficultés résiduelles

Météo-France a commencé à utiliser une chaine de traitement de l'information utilisant les principes précédents en 2012 (Traitement Polarimétrique V1), intégrée dans la lame d'eau Panthere, puis une version améliorée en 2017 (Traitement Polarimétrique V2), améliorant en particulier la mesure des pluies fortes, intégrée dans la lame d'eau Serval (Gaussiat, 2022).

Ces traitements ont contribué à améliorer de façon significative la mesure des précipitations par les radars. La figure 2 (Gaussiat, 2022), montre, par exemple, que le pourcentage de rapports radar/pluviomètres compris entre 0,8 et 1,25 pour des cumuls de précipitation supérieurs à 10 mm

Figure 2 : Évolution de l'indicateur du Contrat d'Objectif de Performance de Météo-France mesurant le pourcentage de rapports radar/pluviomètres compris entre 0,8 et 1,25 pour des cumuls de précipitation supérieurs à 10 mm ; Source : Gaussiat, 2022.

Des difficultés résiduelles existent cependant encore pour les radars en bande X.

Bibliographie :

• Gaussiat, N. (2022) : Prospective sur l’estimation des précipitations ; Journée de l’Observation ; Toulouse, 20/05/2022 ; 20p. ; disponible sur http://www.meteo.fr/cic/meetings/2022/journeedelobservation/presentations/10.pdf
• Sauvageot, H. (2000) : Le radar polarimétrique, une nouvelle approche pour l’observation des champs de précipitations ; La Météorologie ; N°31, pp 25-41 ; disponible sur https://lameteorologie.fr/issues/2000/31/meteo_2000_31_25
• Tabary, P., Fradon, B., Boumahmoud, A.-A. (2013) : La polarimétrie radar à Météo-France ; La Météorologie ; N°83 ; pp 59-68 ; disponible sur https://lameteorologie.fr/issues/2013/83/meteo_2013_83_59