Influence de la diffusion des ondes électromagnétiques par les hydrométéores sur l'imagerie radiométrique du sol en ondes millimétriques

(Reçu le 23 février 1995, accepté le 18 mai 1995)

Abstract
In this paper, the effects of absorption and scattering phenomenon in the atmosphere are evaluated, particularly the variations of radiometric contrasts received by a passive imager in various meteorological conditions. For that purpose, the analysis has been based on radiative transfer theory whose vectorial equation has been solved by the invariant imbedding method. Atmospheric absorption only has been studied first, then scattering effects have been taken into account. The influence on brightness temperatures has been calculated for an airborne and a spaceborne radiometer flying over uniform surfaces, either specular or lambertian, with various disturbing medium along the path. Numerical simulations have been focused on atmospheric window frequencies (35 GHz, 94 GHz and 140 GHz) in order to assess the imaging capabilities of radiometric instruments. Finally a specific method using the invariant imbedding schema and Fourier expansion along the azimuthal dependance has been developed, in order that the case of an imaging radiometer flying over non uniform surfaces composed of various parcels types could be simulated.

Résumé
Cet article analyse les effets de l'absorption et de la diffusion atmosphérique sur les contrastes reçus par un radiomètre imageur pour un grand nombre de conditions météorologiques. Pour cela, nous nous sommes basés sur la théorie du transfert radiatif dont nous avons résolu, l'équation matricielle à l'aide de la méthode dite de l'"invariant imbedding". Nous avons étudié l'influence de l'absorption atmosphérique seule, puis de l'absorption et de la diffusion sur les températures radiométriques pour un radiomètre aéroporté ou sur satellite, d'abord dans le cas d'un sol uniforme spéculaire ou lambertien pour diverses perturbations atmosphériques. Nous nous sommes plus particuliérement intéressés aux fréquences correspondant aux fenêtres atmosphériques (35 GHz, 94 GHz et 140 GHz) ce qui nous a permis d'analyser les effets de l'atmosphère sur les contrastes radiométriques de scènes au sol. Afin de pouvoir appliquer notre étude au cas d'un radiomètre imageur embarqué survolant un sol non uniforme, constitué de parcelles de nature différente, nous avons développé une méthode de calcul basée sur la méthode de 1'"invariant imbedding" et la décomposition en série de Fourier suivant l'azimut, ce qui permet de prendre en compte cette non uniformité.