Les rayonnements en météorologie spatiale #1

Télédétection spatiale avec les images satellite météo

Les images satellites météo reposent sur les techniques de télédétection spatiale, à savoir que des détecteurs installés sur les satellites vont capter des rayonnements émis par les objets auxquels nous nous intéressons (donc à distance à partir de l’espace).

Dans le cadre de cette petite série de billets, on ne s'intéresse qu'à l'imagerie satellite météo, et avec des capteurs « passifs » (à bord des satellites, on les appelle des « radiomètres »). Passifs car ils mesurent des rayonnements venant de la terre et de l'atmosphère (typiquement des nuages). Nous verrons comment par la suite.

Spectre électromagnétique

On appelle spectre électromagnétique la répartition des ondes en fonction de leur longueur d’onde, de leur fréquence, ou de leur énergie. Nous retrouvons classiquement dans la littérature des bandes de spectre dénommées par exemple visible, infrarouge, ondes courtes, ultraviolet, micro ondes, etc., chacune comportant des propriétés spécifiques. Celles qui nous intéressent ici sont les bandes (nommées aussi domaines) du spectre visible (VIS) et de l’infrarouge (IR). Elles sont bordées par celles des ultraviolets (UV) du côté des longueurs d’ondes plus courtes, et des hyperfréquences et ondes radio du côté des longueurs d’ondes plus longues.

Spectre électromagnétique (Source : http://canadiensensante.gc.ca/)

Une chose nous frappe immédiatement : seule une toute petite partie de ce spectre est sensible à l'œil humain ; c'est ce que l'on appelle le « spectre visible ».

Bandes de longueurs d’ondes utilisées en météorologie spatiale

Deux domaines vont principalement nous intéresser :

• Visible (VIS) : Correspond au spectre très étroit perceptible par l’œil humain.
• Infrarouge (IR) : Tout corps dont la température est supérieure au zéro absolu (0 Kelvin, 273°C) émet un rayonnement électromagnétique dont la longueur d’onde est fonction de sa température. En première approximation, il suffit de mesurer la longueur d’onde dans laquelle les corps rayonnent pour obtenir leur température. On peut ainsi mesurer à distance la température de la terre, des océans, les nuages, etc. Dans le cas des nuages, obtenir leur température revient à connaître leur altitude !

Pour rappel, plus on s'élève, plus la température diminue, avec les quelques repères suivants :

• Au niveau du sol, on a 15°C en moyenne.
• A 7500 ft, on a l'isotherme 0°C.
• A la tropopause (niveau de vol des avions de ligne), il fait environ -55°C à nos latitudes moyennes.

 Alain Herbuel