Algorithmes Doppler

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Les algorithmes Doppler désignent des processus automatiques de reconnaissance de certaines circulations dans les données des radars météorologiques. Dans et sous les orages, on peut avoir des rotations qui peuvent mener à des tornades. On a également des zones de convergence le long des fronts de rafales et des divergences lors de rafales descendantes.

[modifier] Rotation

Les différents types de circulations qu'on peut noter à méso-échelle par radar météorologique Doppler. On a à gauche les vecteurs vents mais comme les radars ne peuvent voir que la composante radiale, on a à droite comment ces circulations se perçoivent (vert vers le radar et rouge s'en éloignant)

Lors de rotation, les vents tournent autour d'un centre comme dans la partie du haut à gauche de l'image. La composante radiale au radar, située en bas de l'image, varie donc selon la partie de la rotation que l'on regarde. Elle passe d'un maximum s'approchant du radar à un autre s'éloignant à droite en passant par une ligne où le vent radial est nul au centre car perpendiculaire au faisceau radar. Ceci donne donne un patron de vitesses Doppler à droite avec un doublet de couleurs vert-rouge séparé par une zone grise de vitesses radiales nulles.

[modifier] Convergence et divergence

Si les vents convergent ou divergent, on obtient des zones où les vents changent de direction également mais selon un patron différent des rotations.

Le cas de convergence correspond à de l'air venant de différents endroits et forcé de monter en altitude lors de leur rencontre. On a donc des vecteurs de vent de directions différentes se rejoignant le long d'une ligne ou d'un point rencontre où la vitesse devient nulle. Le radar voit donc un boublet vert-rouge avec une ligne de zéro perperdicualir à la direction au radar.

Le cas de divergence correspond à l'inverse, soit des vents descendants qui sont forcés de s'étaller en éventail par la rencontre du sol. On obtient donc un patron similaire à la convergence mais avec les couleur inversées.

[modifier] Mésocyclone

Comme un mésocyclone est une rotation dans le nuage, on s'attend à l'identitfer par un patron de rotation. Cependant, en général on observe également de la convergence dans les bas niveaux de détection d'un orage et le patron sera souvent un mélange de rotation et de convergence comme à l'extrême droite de l'image. L'axe de la zéro de vitesse radiale sera alors entre le parallèle et la perpendiculaire au radar.

[modifier] Algorithmes

Un programme informatique passe donc les données Doppler point par point selon la distance au radar et selon l'angle de visée. Selon le type de ciculation qu'on veut trouver, on recherche dans les données le passage de vitesses s'éloignant à s'approchant comme dans les exemples ci-dessus. On obtient ainsi des zones qui correspondent à la définition mais il faut se rappeler que ces zones sont de faibles rayons et on utilise un critère de forme pour éliminer des mauvaises détections. Par exemple, dans une circulation uniforme à grande échelle la composante radiale suit un valeur équivalente à un cosinus ce qui peut ressembler à un zone de divergence (max d'approche-zéro-max d'éloignement)

Une fois que l'algorithme a trouvé des zones correspondantes sur un angle d'élévation avec les critères, il peut comparer si des structures équivalentes existent sur plusieurs angles au même endroit et déterminer la continuïté verticale de la circulation.