Afin d'analyser le changement climatique ou de fournir des informations sur les risques naturels, par exemple, il est important pour les chercheurs d'acquérir des connaissances sur la pluie. Une meilleure connaissance des précipitations et de leur répartition pourrait, par exemple, aider à protéger contre les crues des rivières. Sur terre, les stations de surveillance peuvent fournir des données en collectant les précipitations. En mer, Ce n'est pas si facile.

Une nouvelle approche par une équipe autour de Milad Asgarimehr, qui travaille dans la section GFZ pour les techniques de géodésie spatiale et à l'Université technique de Berlin, en collaboration avec des chercheurs du Earth System Research Laboratory de la National Oceanic and Atmospheric Administration des États-Unis (NOAA) et de l'Université de Potsdam, utilise les informations contenues dans les signaux radar des satellites GNSS (Global Navigation Satellite System) pour détecter la pluie sur la mer. La technologie est appelée réflectométrie GNSS. Il s'agit d'une méthode innovante de télédétection par satellite avec un large éventail d'applications géophysiques. As-garimehr et ses collègues ont maintenant publié leurs résultats dans la revue Lettres de recherche géophysique .

Selon les chercheurs, la nouvelle approche pourrait aider à mieux surveiller les précipitations atmosphériques qu'auparavant. Asgarimehr :« Nos recherches peuvent servir de point de départ pour le développement d'un indicateur de pluie supplémentaire. Nous pouvons fournir des informations sur les précipitations à l'aide de la réflectométrie GNSS avec une résolution temporelle et une couverture spatiale sans précédent.

« Les GNSS sont des « systèmes de navigation tout temps, "", explique Asgarimehr. "Une hypothèse de base de longue date était donc que leurs signaux sont composés de telle manière qu'ils ne sont pas sensiblement atténués par les nuages ​​ou les précipitations typiques dans l'atmosphère et ne peuvent donc pas détecter les précipitations. " La nouvelle étude utilise donc un effet différent pour détecter la pluie sur la mer :La rugosité de la surface de la mer.

La réflectométrie GNSS peut mesurer la rugosité de la surface de la mer

Cette surface est « rugueuse » principalement parce que les vents y créent des vagues. La force des signaux satellites réfléchis par la surface est inversement proportionnelle à leur rugosité :plus les ondes sont nombreuses et fortes, plus le signal réfléchi est faible. Récemment, les chercheurs ont pu prouver qu'il est possible de déterminer la vitesse du vent au-dessus des océans à partir de mesures de la rugosité de sa surface.

Les gouttes de pluie tombant à la surface de la mer modifient également sa rugosité. Milad Asgarimehr et l'équipe autour de lui se sont demandé :« La réflectométrie GNSS peut-elle détecter les précipitations au-dessus des océans ? C'est aussi le titre de leur étude récemment publiée. Si la réponse est oui, Les satellites de réflectométrie GNSS pourraient détecter la pluie presque comme un observateur regardant des gouttes de pluie perturber l'image miroir de la lune à la surface d'un lac la nuit. Cependant, il y a une différence majeure :contrairement au clair de lune, Les signaux GNSS sont capables de pénétrer les nuages.

Un nouveau modèle théorique vient à la rescousse

Lors de l'analyse des données du satellite de navigation TDS-1 (TechDemoSat-1), Asgarimehr a trouvé des preuves que la pluie est détectable sur les océans si les vents ne sont pas trop forts. Cependant, ses recherches manquaient encore de fondement théorique. « Pendant longtemps, on a pensé que les mesures de réflectométrie GNSS devaient être insensibles à la rugosité de surface à petite échelle causée par les gouttes de pluie à la surface de la mer, " explique Asgarimehr. Mais la publication d'un nouveau modèle théorique en 2017 a fourni une estimation plausible de la physique de la diffusion des signaux radar sur une surface de mer perturbée par des vents faibles.