Instrument SAPHIR
L'instrument SAPHIR est un sondeur d'humidité micro-onde à canaux passifs. Les profils atmosphériques d'humidité peuvent être obtenus par la mesure de la température de brillance dans différents canaux proches de 183.31 GHz, fréquence de la raie d'absorption de la vapeur d'eau.
Format MP4 ~35,1 Mo (ou format WMV ~17,1 Mo)
Le spectre d'absorption atmosphérique (cf ci-dessous) montre une première raie d'absorption centrée à 22.235 GHz et une seconde à 183.31 GHz. Entre ces deux raies, la vapeur d'eau atmosphérique augment lentement son absorption avec la fréquence. La première raie de vapeur d'eau est trop faible pour permettre l'extraction de profils, et sa transparence partielle est utilisée pour obtenir le contenu total en vapeur d'eau d'une colonne atmosphérique. La seconde raie est assez forte pour permettre le sondage des premiers 10 à 12 kms de l'atmosphère. Le principe du sondage consiste à sélectionner des canaux à différentes fréquences dans la raie d'absorption, afin d'obtenir une sensitivité maximale à l'humidité à différentes hauteurs. Les sondeurs micro-onde précédents SSMT2 et AMSU-B, qui sont des instruments opérationnels, ont 3 canaux dans la raie d'absorption 183.31 GHz (à ± 1, ± 3 et ± 7 GHz), et deux canaux d'observation à 150 et 89 GHz. Ces canaux additionnels donnent des informations sur la surface et sa couche proche.
Absorption atmosphérique pour une atmosphère US standard.
Le sondeur SAPHIR est basé sur le même principe général, mesurant l'humidité dans 6 canaux différents situés dans la bande de 183.31 ± 12 GHz.
Localisation des 6 canaux de SAPHIR par rapport au centre de la raie d'absorption.
La sélection des canaux a été effectuée en construisant premièrement une base de données, constituée de profils météorologiques (base de données TIGR) et de températures de brillance simulées en appliquant un modèle de transfert radiatif sur les profils, puis en appliquant un schéma d'inversion par réseau neuronal pour extraire le profil d'humidité.
Finalement, les profils verticaux d'humidité peuvent être extraits des mesures de température de brillance sur les 6 canaux, et de données auxiliaires comme les profils de température déduits des modèles météorologiques, le contenu total de vapeur d'eau déduit des données SAPHIR et MADRAS, et l'identification des nuages déduit des autres senseurs de la charge utile.
Exemple de participation des 6 canaux pour une atmosphère tropicale sèche (contenu total de vapeur d'eau 20 kg/m²), au dessus de la mer, au nadir.
L'instrument SAPHIR se compose de deux parties :
- Le boîtier électronique (EM) : il gère les interfaces avec la plate-forme (puissance, télémesure, commandes) et pilote le boîtier radiofréquence pour l'acquisition des données scientifiques.
- Le boîtier radiofréquence (RFU) : il contient le miroir tournant protégé par un baffle, la charge chaude de calibration, la tête radiofréquence, le processeur de fréquence intermédiaire et gère l'acquisition des signaux radiofréquence.
Instrument Saphir
Format MP4 ~24,1 Mo (ou format WMV ~17 Mo)
L'antenne
Le réflecteur de l'antenne effectue une rotation complète durant chaque période de balayage. Une partie de la rotation est dévolue à l'acquisition des données de température de l'atmosphère terrestre. Durant la période de rotation, des acquisitions de température du ciel froid (espace) et de la charge chaude sont effectuées lorsque le réflecteur est orienté dans la bonne direction. Le cornet focalise les radiations collectées par le réflecteur tournant.
Tête radiofréquence
La tête radiofréquence millimétrique est constituée d'un oscillateur local, d'un mixeur et d'un amplificateur faible bruit. Le mixeur et l'oscillateur local effectuent une conversion basse fréquence du signal.
Le processeur de fréquence intermédiaire
Le processeur de fréquence intermédiaire démultiplexe le signal des différentes bandes passantes, et effectue l'amplification et le filtrage de chaque canal. Il comprend l'échantillonnage et l'intégration des données radiométriques : les 6 flux vidéo sont échantillonnés et intégrés en utilisant des convertisseurs analogique-digital.
