To see the other types of publications on this topic, follow the link: Ionosphères.
Dissertations / Theses on the topic 'Ionosphères'
Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles
Consult the top 50 dissertations / theses for your research on the topic 'Ionosphères.'
Next to every source in the list of references, there is an 'Add to bibliography' button. Press on it, and we will generate automatically the bibliographic reference to the chosen work in the citation style you need: APA, MLA, Harvard, Chicago, Vancouver, etc.
You can also download the full text of the academic publication as pdf and read online its abstract whenever available in the metadata.
Browse dissertations / theses on a wide variety of disciplines and organise your bibliography correctly.
1
Grandin, Maxime. "Etude multi-instrumentale et modélisation des ionosphères terrestre et martienne." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30183.
Full textAbstract:
Cette thèse est basée sur cinq publications étudiant les ionosphères terrestre et martienne en s'appuyant sur la combinaison d'observations provenant d'instruments variés ainsi que sur des techniques de modélisation. L'ionosphère terrestre est un système complexe fortement couplé à la magnétosphère et est par conséquent affectée par les perturbations provenant du vent solaire. De nombreux types d'instruments peuvent être utilisés pour étudier la variabilité de l'ionosphère, qu'il s'agisse de systèmes d'observation au sol ou d'instruments à bord de satellites. Deux des articles se focalisent sur les réponses de l'ionosphère terrestre aurorale et subaurorale aux courants de vent solaire rapide émanant des trous coronaux à la surface du soleil. Ces deux études sont basées sur la méthode des époques superposées, qui permet d'obtenir un comportement statistique des paramètres considérés. Pour la première étude, qui s'intéresse à la concentration électronique du pic de la région F de l'ionosphère à l'aide de l'ionosonde de Sodankylä (Finlande, L = 5.2), la méthode des époques superposées a été modifiée en ajoutant un verrouillage de phase permettant de distinguer les réponses de la région F dans différents secteurs de temps magnétique local. La deuxième étude s'intéresse aux précipitations d'électrons énergétiques (>30 keV) durant les courants de vent solaire rapide, en s'appuyant sur des mesures d'absorption du bruit cosmique par des riomètres situés entre L = 3.8 et L = 5.7. Une troisième étude met en évidence pour la première fois des signatures de pulsations dans les données riométriques durant une aurore pulsante. Cela révèle que le flux de précipitation d'électrons est modulé simultanément sur une grande plage d'énergies - de quelques kiloélectronvolts à plusieurs dizaines de kiloélectronvolts - durant une aurore pulsante. Les quatrième et cinquième articles traitent de l'ionosphère martienne. Ils présentent une nouvelle méthode d'analyse des données d'occultation radio fournies par la sonde Mars Express, qui s'appuie non pas sur une inversion des mesures tel qu'effectué classiquement, mais sur une modélisation directe de l'environnement martien - atmosphère neutre et ionosphère - et de la propagation des ondes radio entre la station sol sur Terre et la sonde Mars Express. L'ajustement des paramètres dont dépendent l'atmosphère et l'ionosphère martiennes permet d'obtenir des données d'occultation radio simulées s'approchant le plus possible des données mesurées. L'ajustement optimal donne alors les profils de température et de concentration des neutres ainsi que les profils de concentrations ioniques et électronique dans l'ionosphère martienne au voisinage du point d'occultationThis thesis is based on five publications studying the terrestrial and Martian ionospheres by making use of versatile instruments and of modelling techniques. The terrestrial ionosphere is a complex system strongly coupled to the magnetosphere and hence very sensitive to solar wind driving. Various kinds of instruments may be used to study the ionosphere, from ground-based instruments to satellite-borne systems. Two papers study the response of the auroral and subauroral ionosphere to solar wind high-speed streams, which originate from coronal holes at the surface of the Sun. These two studies make use of the superposed epoch analysis method, which enables to derive the statistical behaviour of the studied parameters. For the first study, which focuses on the F-region peak electron density measured by the Sodankylä ionosonde (at L = 5.2), the superposed epoch method has been modified so that a study of the effects of high-speed streams in the F region in different magnetic local time sectors becomes possible. The modified method is called phase-locked superposed epoch analysis. The second paper focuses on energetic (>30 keV) electron precipitation during high-speed streams by making use of cosmic noise absorption measurements from a chain of riometers located between L = 3.8 and L = 5.7. A third study reveals for the first time pulsation signatures in cosmic noise absorption data during a pulsating aurora event. This indicates that the electron precipitation flux is modulated simultaneously over a broad range of energies (from a few keV to several tens of keV) in relation to pulsating aurora. The fourth and fifth articles study the Martian ionosphere. They present a novel analysis method for Mars Express radio-occultation data. Contrary to the classical inversion approach, this new method is based on a direct simulation of the radio wave propagation between the ground-based station at Earth and the Mars Express spacecraft, in a modelled Martian environment. The parameters determining the properties of the neutral atmosphere and the ionosphere of Mars are adjusted in order for the simulated radio-occultation data to fit the measured data. The optimal set of parameters provides the retrieved neutral temperature and density profiles in the atmosphere, and the ion and electron density profiles in the ionosphere near the occultation point
2
Witasse, Olivier. "Modélisation des ionosphères planétaires et de leur rayonnement : la terre et Mars." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10094.
Full textAbstract:
L'etude comparative des atmospheres planetaires est une science jeune, pleine d'interet du fait de la diversite des situations observees dans ce cadre, l'exploration de la planete mars est actuellement un enjeu important. Ce travail de these concerne plus particulierement la double modelisation de l'ionosphere martienne et de son rayonnement dans le domaine ultraviolet. Le modele de l'ionosphere de mars est base sur un modele ionospherique terrestre couple cinetique et fluide. Sont notamment decrits les profils de production et de concentration des ions h +, o +, o + 2 et co + 2 et des electrons thermiques, les temperatures des electrons et les flux des electrons dits suprathermiques. Le modele reproduit convenablement les mesures du module viking 1. Pour nous familiariser avec l'etude d'un rayonnement, nous avons developpe un modele d'emission de deux raies de l'oxygene atomique (558 et 630 nm), valide pour la terre par des comparaisons avec des mesures d'un interferometre embarque. Fort de cette experience, un modele de l'emission lumineuse des ions co + 2 a 288 nm et de l'oxygene atomique a 135 et 297 nm dans l'atmosphere martienne est presente. Les comparaisons avec les mesures des spectrometres des sondes mariner 6 et 7 sont satisfaisantes.
3
Lopes, Allan. "Réactions ion-molécule en phase gaz pour la chimie des ionosphères planétaires et des plasmas." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS577/document.
Full textAbstract:
La thèse porte sur des études expérimentales de réactions d’ions positifs et négatifs pour lesquelles on cherche à caractériser l’effet des différentes formes d’énergie : excitation des ions parents et/ou énergie de collision sur la réactivité. Deux buts sont poursuivis. Le premier, fondamental, est de comprendre la dynamique réactionnelle des systèmes étudiés. Le deuxième est plus appliqué. Il s’agit de fournir des données pour la modélisation de la chimie des milieux complexes (ionosphères, plasmas…). Les systèmes étudiés concernent la réactivité de cations excités CH₃⁺ avec des hydrocarbures saturés et insaturés (alc-ane, -ènes et -ynes en C1 à C4) pour sonder la réactivité sur des molécules de fonctionnalité et de tailles variées ainsi que la réactivité de l’anion C₃N⁻ avec l’acétylène C₂H₂. Ces systèmes sont d’intérêt pour l’étude de l’ionosphère de Titan. Nous avons étudié la réactivité de ces systèmes sur le dispositif CERISES en fonction de l’énergie de collision et de l’énergie interne des ions parents. Les anions C₃N⁻ sont produits par attachement dissociatif d’électrons sur le précurseur BrC₃N. Les cations CH₃⁺ peuvent être formés par deux méthodes. Au laboratoire, l’impact électronique conduit, sur le méthane CH₄, à la formation de CH₃⁺ peu excité, et sur le chlorométhane CH₃Cl, à la formation de CH₃⁺ plus excité. Cette observation a permis de préparer les expériences au synchrotron SOLEIL où on utilise la photoionisation des radicaux CH₃ produits par la pyrolyse du nitrométhane CH₃NO₂ pour former les ions CH₃⁺ et contrôler leur excitation. La variation de l’énergie de photon entre 9.8 et 15 eV a permis de faire varier la distribution d’énergie vibrationnelle ou électronique des ions CH₃⁺. Le développement d’un détecteur de photoélectrons adapté à la source de radicaux a permis la réalisation d’expériences TPEPICO (Threshold PhotoElectron PhotoIon Coincidence) où les ions sont extraits de la source en coïncidence avec des électrons de seuil permettant ainsi un contrôle complet de leur énergie. Nous avons observé que l’énergie interne de CH₃⁺ peut jouer un rôle important sur sa réactivité en ouvrant certaines voies de réaction comme la dissociation séquentielle de certains produits (réactions avec le méthane, le propène…) ou bien la voie de transfert de charge endothermique (réactions avec le méthane, l’éthène) que l’énergie de collision ne favorise pas efficacement. L’observation de l’évolution de la section efficace de formation des produits en fonction des deux types d’énergie nous a également permis de discuter les mécanismes de formation de certains produits, comme ceux passant par la décomposition d’un complexe ou par des transferts plus directs. On a pu montrer que la réaction de C₃N⁻ + C₂H₂ produisait des ions C₂H⁻, CN⁻ et C₅N⁻ en faibles quantités et seulement au-dessus de seuils en énergie de collision qui excluent leur formation dans des atmosphères très froides comme celle de Titan, sauf s’il existe des processus formant les anions C₃N⁻ avec de l’énergieThis PhD project is focused on the experimental study of reactions of positive and negative ions for which we want to characterize the effect of different energies: internal energy of parents ions and/or collisional energy on the reactivity. There are two main goals. The first is to understand the reaction dynamics of the studied systems. The second one is to obtain data for modelisation of the chemistry in complex areas (ionosphere, plasmas...). Studied systems will concern the reactivity of excited cations CH₃⁺ with saturated and unsaturated hydrocarbons (alcane, alcene and alcyne from C1 to C4) as well as the reactivity of the C₃N⁻ anion with acetylene C₂H₂. Targets are chosen for theirs different chemical functions and interesting size for theoretical studies of Titan. We have studied the reactivity of these systems on the CERISES setup as a function of internal and collisional energies of the parent ions. C₃N⁻ anions are produced by dissociative electron attachment on BrC₃N. CH₃⁺ cations can be produced by two different methods. At the LCP, electronic impact on methane CH₄ produce CH₃⁺ cations with low internal energy whereas electronic impact on chloromethane CH₃Cl produce CH₃⁺ cations with more internal energy. This observation allowed us to prepare for the experiments at the SOLEIL synchrotron where CH₃⁺ cations are produced with controlled internal energy by photoionisation of CH₃ radicals produced in-situ by pyrolysis of nitromethane CH₃NO₂. Tuning of the photon energy between 9.8 and 15 eV allowed us to change the vibrational or electronic energy distribution of the CH₃⁺ cations. The development of a photoelectron detector fitted to the radical source enabled TPEPICO experiments (Threshold PhotoElectron PhotoIon Coincidence) where ions are extracted from the source in coincidence with threshold electrons which allow a total control of their energy.We saw that the internal energy of CH₃⁺ can have an important role on its reactivity by opening paths of reaction like sequential dissociation of products (seen in reactions with methane, propene…) or endothermic charge transfer (with methane and ethene) which is not efficiently enhanced by collisional energy. From the evolution of the absolute reaction cross section with the two different energies we discussed the mechanisms of formation of the observed products (decomposition of a complex or direct transfer). The reaction C₃N⁻ + C₂H₂ produce C₂H⁻, CN⁻ and C₅N⁻ anions in small quantities and only above collisional energy threshold which exclude their formation in cold atmosphere like Titan’s one unless there is processes leading to the production of C₃N⁻ with energy
4
Gronoff, Guillaume. "Étude des effets des entrées énergétiques dans les atmosphères de Vénus, Mars et Titan." Phd thesis, Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10093.
Full textAbstract:
L'aéronomie est un sujet de recherche interdisciplinaire dont le but est la compréhension des relations entre les atmosphères de la Terre ou des autres planètes et les précipitations de particules depuis l'espace. Dans une première partie, j'ai modifié les codes de type Trans* pour étudier les ions doublement chargés dans la haute atmosphère de Vénus. Dans cette optique, j'ai utilisé les plus grandes énergies des études standard des hautes atmosphères. Ce travail a permis d'améliorer la connaissance des émissions ionosphériques et thermosphériques de Vénus (et de Mars), et pose le problème des mécanismes de création de la raie verte de l'oxygène dans les atmosphères riches en CO2. Dans une seconde partie, j'ai étudié les précipitations d'électrons le long des lignes de champ magnétiques drapées dans l'atmosphère de Titan, donnant ainsi une nouvelle approche à l'étude de la précipitation de particules dans sa mésosphère. Dans une dernière partie, j'ai utilisé le code Planetocosmic pour calculer l'impact des rayons cosmiques dans l'atmosphère de Titan. De plus, une partie sur la précipitation de protons a été ajoutée, de manière à calculer l'ionisation totale dans l'atmosphère (depuis l'ionisation par les électrons et les photons dans la haute atmosphère, à celle induite par les rayons cosmiques dans la basse atmosphère). Ces productions sont utilisées comme entrées pour des modèles dont le but de comprendre l'ensemble des processus physico-chimiques dans l'atmosphère de Titan. Le travail effectué au cours de cette thèse a permis quelques comparaisons avec les missions Mars Express, Vénus Express et Cassini-HuygensAeronomy is a multi disciplinary field with the aim of studying the relationship between the Earth or other planet atmospheres and the particles precipitation from space. Aeronomy was primarly the study of the Earth atmosphere, and its relations with the solar wind. In this thesis, I extended the standard aeronomy researches to higher energy and to other planets. In a first part, I modified the Trans* codes to study the doubly charged ions, in the upper atmosphere of Venus. In that frame, I used the highest energies of the standard studies of planetary ionospheres. That work also permitted to improve studies on the Venusian (and Martian) ionosphere-thermosphere emissions, and raised the issue of the mechanism leading to the green line in CO2-rich atmospheres. In a second part, I studied the precipitation of electrons along magnetic field lines embedded in the atmosphere of Titan. Giving a new approach on particle precipitation in the mesosphere of this saturnian satellite. In a third part, I used the Planetocosmic code to implement the computation of cosmic ray impact in the Titan atmosphere. Moreover, a proton precipitation code was added to that code to compute the whole ion production in the atmosphere (from electron and photon productions in the upper atmosphere to the lower atmosphere with the cosmic rays). Those productions were used as an input for chemical models to understand the whole chemical-physical processes in Titan. The theoretical work performed in this thesis has been successfully compared to space missions Mars Express, Venus Express and Cassini-Huygens
5
Chatain, Audrey. "Aerosols-plasma interaction in Titan’s ionosphere." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASV022.
Full textAbstract:
Le système climatique de la lune de Saturne Titan est gouverné par la production intense d’aérosols organiques dans sa haute atmosphère. Ce phénomène s’est aussi certainement produit sur Terre au moment de l’apparition de la vie. Ces deux points motivent fortement les recherches sur les processus de formation et d’évolution des aérosols dans l’atmosphère de Titan. Les aérosols se forment et restent plusieurs semaines dans l’ionosphère, étendue d’environ 900 à 1200 km d’altitude. Cette région de l’atmosphère est ionisée par le rayonnement solaire UV et des particules énergétiques provenant de la magnétosphère de Saturne. Des espèces plasma très réactives sont ainsi présentes : des radicaux, des espèces excitées, des ions et des électrons. Dans un tel environnement, je me suis intéressée à l’interaction entre les aérosols organiques et le plasma.Ce phénomène est simulé en laboratoire avec une expérience développée à cet effet : des analogues des aérosols de Titan sont exposés à une décharge plasma en N2-H2. J’observe qu’à la fois les grains et la phase gaz évoluent. Les atomes H et N interagissent chimiquement avec les aérosols. Puis, du cyanure d’hydrogène (HCN) ainsi que d’autres molécules organiques sont éjectées en phase gaz par le bombardement ionique. Ces résultats mettent en évidence une contribution importante des processus hétérogènes dans l’ionosphère de Titan.Ma ré-analyse des données de la sonde de Langmuir de la mission Cassini a d’autre part révélé la présence d’une population d’électrons inattendue dans l’ionosphère, sous 1200 km d’altitude et côté jour, zone dans laquelle des ions lourds ont également été détectés. Ces électrons pourraient être émis par les aérosols, après collision avec un photon et/ou après chauffage par la chimie ionique très active dans cette régionThe climatic system of Saturn’s moon Titan is governed by the intense production of organic aerosols in its upper atmosphere. This phenomenon also certainly happened on Earth at the beginning of life. These two points strongly motivate research on the formation and evolution processes of the aerosols in the atmosphere of Titan. The aerosols form and stay several weeks in the ionosphere, between ~900-1200 km of altitude. This atmospheric layer is ionized by UV solar rays and energetic particles coming from Saturn’s magnetosphere, forming a plasma with very reactive species: radicals, excited species, ions and electrons. In such an environment, the main question I tackle is how the organic aerosols interact with the plasma species.The phenomenon is simulated in the laboratory with a plasma setup developed on purpose: analogues of Titan aerosols are exposed to a N2-H2 plasma discharge. Both an evolution of the solid and the gas phase are observed. H and N atoms chemically interact with the aerosols. Then, hydrogen cyanide (HCN) and other organic molecules are ejected in the gas phase by ion sputtering. These results highlight an important contribution of heterogeneous processes in Titan’s upper atmosphere.My re-analysis of the Cassini Langmuir probe data revealed the presence of an unexpected electron population in the ionosphere, below 1200 km and on the day-side, where heavy ions are also detected. These electrons could be emitted by the aerosols, after collision with a photon, and/or heating by the active ion chemistry
6
Simon, Cyril. "Contribution à l'étude des entrées d'énergie solaire dans l'ionosphère : Ions doublement chargés et transport cinétique des protons - Application à la Terre et à Titan." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00109802.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur la modélisation des ionosphères planétaires comme celle de la Terre et de Titan à travers les processus de transport cinétique des électrons et des protons. La modélisation des ions doublement chargés N2++, O2++ et O++ créés par photoionisation a constitué la première étape de ce travail. Les résultats de la simulation sont comparés avec succès aux seules données disponibles sur Terre pour O++. De cette validation expérimentale, nous prédisons ainsi la présence d'ions moléculaires doublement chargés dans l'ionosphère de la Terre et de Titan. Dans un deuxième temps, nous détaillons la genèse du modèle d'ionosphère TRANS4, à travers le couplage et l'optimisation de différents codes de transport cinétique et fluide capables de modéliser simultanément les précipitations d'électrons et de protons. Ce modèle constitue un outil unique et cohérent de diagnostic de l'impact combiné des protons et des électrons sur l'ionosphère en permettant notamment le calcul des profils de raies Balmer de l'hydrogène. La comparaison aux données a permis ensuite une approche quantitative du comportement de l'ionosphère soumis à un événement actif proton-électrons, sous le triple angle des données radar, satellite et optique. Les perspectives sont nombreuses et le portage du code dans d'autres ionosphères telles Titan, Mars ou Vénus est une voie de recherche privilégiée, qui coïncide avec les mesures en direct des sondes Cassini, Mars Express et Vénus Express. Une collaboration étroite avec le Laboratoire de Chimie Physique (LCP, Orsay) ainsi qu'avec les universités d'Oslo et de Svalbard (UNIS) a été menée tout au long de ce travail.
7
Gautier, Anne-Lise. "Etude de la propagation des ondes radio dans les environnements planétaires." Observatoire de Paris (1667-....), 2013. https://theses.hal.science/tel-01145651.
Full textAbstract:
Dans le système solaire, l'étude des rayonnements radio très basse fréquence (de quelques kHz à quelques MHz) permet d'obtenir des informations sur les processus d'accélération des électrons dans les environnements planétaires et dans le vent solaire. La compréhension des mécanismes d'émission et la maîtrise des moyens de détection permettent de sonder les conditions physiques dans les plasmas sources. Cette thèse porte sur l'étude de la propagation des ondes radio dans les environnements planétaires. Leur caractère inhomogène implique que la propagation n'est pas obligatoirement rectiligne, et la présence des champs magnétiques ambiants rend le plasma anisotrope. L'étude des phénomènes de propagation permet de s'affranchir d'une hypothèse de propagation des ondes électromagnétiques dans les plasmas anisotropes et magnétisés a mené au développement d'un code général de tracé de rayons, calculant également l'état de polarisation de l'onde le long des rayons : ARTEMIS-P (Anisotropic Ray Tracer for Electromagnetism in Magnetosphere, Ionosphere and Solar wind, including Polarization). Ce code nous a permis de mener deux études : l'effet de détection au-delà de l'horizon des signatures radio des éclairs orages de Saturne et l'influence de la présence de l'ionosphère sur la propagation des ondes radio produites dans l'atmosphère de Saturne, et l'influence du profil des cavités aurorales sur le diagramme de rayonnement des sources de l'émission kilométrique terrestreIn the Solar System, the study of the radio emissions at very low frequencies (from few kHz up to few MHz) is a source of information about the processes of acceleration of electrons in the planetary environment and in the Solar Wind. The understanding of the emission mechanisms and the knowledge of the methods of detection enable to probe the physical conditions of the plasma sources. This dissertation deals with the propagation of the radio waves in the planetary environment. Their inhomogeneous characteristics could induce a non-linear path of rays in addition to the anisotropy of the plasma caused by the presence of magnetic fields. The study of wave propagation effects permits to relax the hypothesis of rectilinear propagation between the source and the detectors, to track the evolution of the wave characteristics and to probe the propagating medium. The theoretical study of the propagation of electromagnetic waves in magnetized and anisotropic plasma led to the development of a generalized ray tracing code, that includes the calculation of the polarization state of the wave along the rays : ARTEMIS-P (Anisotropic Ray Tracer for Electromagnetism in Magnetosphere, Ionosphere and Solar wind, including Polarization). This code led to two studies : on the one hand, the modeling of the "Over-the-Horizon" effect consisting of the detection of guided radio signatures associated with lightning bursts in Saturn atmosphere, and on the other hand, the characterization of the influence of the auroral cavities profile on the beaming of the Auroral Kilometric Radiation (AKR) at the Earth
8
Dubois, David. "Etude de la chimie de la haute et basse atmosphère de Titan : approche expérimentale." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV049/document.
Full textAbstract:
Je présente ici mes travaux de thèseque j’ai réalisé ces trois dernières années au seindu Laboratoire ATMosphères et Observations Spa-tiales (LATMOS) de l’Université de Versailles St-Quentin-en-Yvelines (UVSQ) et du Jet PropulsionLaboratory (JPL), California Institute of Technol-ogy. Pendant ces 3 ans je me suis intéressé à la réac-tivité chimique des composés organiques en phasegaz et solide, en utilisant des expériences de labo-ratoire simulant les conditions de l’ionosphère et dela basse atmosphère de Titan, le plus gros satellitede Saturne. Titan est la seule lune du Système So-laire qui possède sa propre atmosphère. Cette atmo-sphère est principalement composée d’azote molécu-laire (N2). Le méthane (CH4) forme le gaz sec-ondaire. D’une part, j’ai analysé les composés neu-tres et les composés chargés (ions) présents dansdes mélanges gazeux simulant la haute atmosphèrede Titan. Ces composés sont considérés commeprécurseurs chimique à la brume organique observéeentourant Titan. C’est-à-dire qu’ils forment les pre-mières étapes d’une succession de réactions chim-iques de plus en plus élaborées formant plus bas dansl’atmosphère des particules solides complexes. Lanature de ces particules dans l’atmosphère de Titanreste encore à élucider complètement. Mon travailpendant cette thèse a été d’utiliser des expériencesde laboratoire pour investiguer la réactivité chim-ique en phase gaz (Chapitres 3 & 4), précurseurs àla formation d’aérosols, ainsi que le vieillissement deces composés plus bas dans l’atmosphère lorsqu’ilsforment les premiers condensats de nucléation à laformation de nuages (Chapitre 5)Titan is the only moon in the SolarSystem to possess its own dense and gravitationallybound atmosphere, and is even larger than planetMercury. Its rocky diameter is a mere 117 km shy ofGanymede’s. If we were to scoop up a 1 cm3 sam-ple from Titan’s upper atmosphere, we would findtwo dominant molecules: molecular nitrogen N2 andmethane CH4. Should we look a bit more carefully,we would find many neutral molecules and positiveand negative ion compounds. These chemical speciesare the outcome of processes resulting from ener-getic radiation reaching Titan’s upper atmosphere,breaking apart the initial N2 and CH4. A cascadeof subsequent reactions will trigger the formationof new gas phase products more and more com-plex. Eventually, these products mainly contain-ing hydrogen, carbon and nitrogen will form largefractal aggregates composing the opaque haze en-shrouding the surface of Titan. This haze is whatgives Titan such a unique brownish hue. Most ofthe photochemically-produced volatiles will eventu-ally condense in the lower atmosphere, where theymay aggregate to form micrometer-sized icy parti-cles and clouds. During my PhD, I have focusedmy studies on (i) the gas phase reactivity of aerosolprecursors in experimental conditions analogous toTitan’s upper atmosphere (Chapters 3 & 4), and (ii)the end of life of some of the products as they con-dense in the lower and colder atmosphere (Chapter5). I used two experiments to address these respec-tive issues: the PAMPRE plasma reactor, located atLATMOS, UVSQ, Guyancourt, France, and the Ac-quabella chamber at the Jet Propulsion Laboratory,California Institute of Technology, Pasadena, USA.In this manuscript, I present my work on the neutraland positive ion reactivity in the PAMPRE plasmadischarge, as well as ice photochemistry results usinglaser irradiation in near-UV wavelengths
9
Rolland, Lucie. "Sismologie ionosphérique : détection et modélisation des ondes ionosphériques postsismiques." Paris, Institut de physique du globe, 2010. http://www.theses.fr/2010GLOB0008.
Full textAbstract:
Nous détectons et modélisons les perturbations ionosphériques générées après un séisme ou le passage d'un tsunami. Des ondes acoustiques sont forcées par le passage des ondes de Rayleigh à la surface de la Terre solide, tandis que dans l'océan la propagation d'un tsunami génère des ondes de gravité. Nous confirmons en particulier la détectabilité des ondes de gravité générées par le passage de trois tsunamis transpacifiques récents (Kouriles 2006, Samoa 2009 et Chili 2010) au large de l'archipel d'Hawaï, grâce à un réseau dense de stations GPS (Global Positioning System). Une modélisation complète tridimensionnelle au premier ordre des ondes de Rayleigh atmosphériques et ionosphériques est proposée. Les fluctuations du plasma ionosphérique modélisées nous permettent de reconstruire les perturbations du contenu électronique total (TEC) détecté par GPS. L'influence du champ géomagnétique sur le couplage entre l'atmosphère neutre et l'ionosphère est aussi illustrée en différents endroits du globe et nous étudions l'influence de la géométrie d'observation, afin de mieux caractériser la sensibilité directionnelle de la détection. Nous mettons ainsi en évidence la nécessité d'améliorer notre connaissance de la haute atmosphère et de ses mécanismes physiques, tels que les effets de dissipation thermique et visqueuse, ainsi que le frottement des ions sur les particules neutres. Ces travaux ouvrent des perspectives pour l'observation depuis l'espace des séismes et des tsunamis et pourraient contribuer à terme à la prévention de ces risques naturelsWe detect and model the ionospheric perturbations generated after an earthquake or the passage of a tsunami. Acoustic waves are forced by the passage of Rayleigh waves at the Solid Earth surface, while in ocean the tsunami propagation generates gravity waves. In particular, we confirm the detectability of gravity waves generated by the passage of three recent transpacific tsunamis (Kouriles 2006, Samoa 2009 and Chile 2010) offshore the Hawaii archipelago, thanks to a dense network of GPS (Global Positioning System) receivers. A first-order complete three-dimensionnal modeling of Rayleigh-waves induced atmospheric and ionospheric waves is proposed. The modelled ionospheric plasma fluctuations allow the reconstruction of total electron content (TEC) perturbations detected by GPS. The geomagnetic field influence on the coupling between the neutral atmosphere and the ionosphere is also illustrated in various locations of the world and we study the influence of the observation geometry, in order to better characterize the directional sensitivity of the detection. We also highlight the necessity of improving our knowledges about the high atmosphere and about the physical mechanisms involved, as the thermal and viscuous dissipation effects, as much as the drag of ions on the neutral particles. This work opens perspectives for future space-based observations of eathquakes and tsunamis and could contribute to prevent these natural risks
10
Sammuneh, Muhammad Ali. "Contribution au positionnement en temps réel par GPS : prédiction de la correction ionosphérique." Observatoire de Paris (1667-....), 2003. https://theses.hal.science/tel-02167397.
Full textAbstract:
L’existence d’un réseau GPS permanent sur un territoire donné permet de réaliser un positionnement en temps réel à l’aide de récepteurs monofréquences mis en station pour des sessions d’observation de courte durée. L’objet de la recherche est l’élaboration d’une procédure optimale de prédiction du retard du signal GPS dû à la traversée de l’ionosphère, à partir de l’analyse des observations de stations bifréquences du réseau d’appui. L’influence de l’ionosphère sur le trajet des signaux radioélectriques du système de navigation GPS est exprimée à l’aide du paramètre physique donnant le contenu total en électrons de la zone traversée. Le caractère dominant de ses variations temporelles en un lieu donné est un cycle diurne très marqué et d’amplitude irrrégulière, dû à l’influence du rayonnement solaire. La complexité du signal à prédire nous a amené à faire appel à des outils statistiques de traitement de séries temporelles empruntés principalement aux domaines de l’économétrie et de la métrologie des fréquences. Nous avons deux séries de données à prédire dans cette étude. La première série est basée sur un réseau d’une quarantaine de stations en Europe de l’ouest. La deuxième est le résultat d’une seule station GPS en France. Un prédicteur optimal des paramètres ionosphériques est obtenu par l’analyse de données du réseau. Ensuite, il est testé sur les données de station. Le niveau maximum de l’erreur du prédicteur est équivalent à 12 cm pour une ligne de base de 100 kmPermanent reference station networks are used all over the world for surveying applications requiring decimeter or centimeter accuracy. The well-known advantages provided by reference station array information include improved modeling of the remaining orbit, tropospheric and ionospheric biases. The influence of the ionosphere on the GPS signal is given by a physical parameter, the Total Electronic Content. The dominant factor of the temporal variations is a diurnal cycle resulting from the influence of solar radiation with irregular amplitude. The goal of this work is the optimal prediction of the TEC for real time applications within 100 km of a reference station. The complex of the signal to be predicted led us to import statistical methods for time series analysis from the fields of economy and the metrology of time and frequency. We had two kinds of signals at our disposal for this study based on a network of forty stations in Western Europe. The second signal results from one GPS station in France. An optimal predictor of the ionospheric parameters was derived from the analysis of the network signal and then tested on the station signal. The maximal error level of the predictor is equivalent to a 12 cm error for 100 km baseline distance
11
Coggiola, Eric. "Étude théorique et expérimentale de l'écoulement de plasma autour d'un cylindre non équipotentiel." Toulouse, ENSAE, 1988. http://www.theses.fr/1988ESAE0018.
Full textAbstract:
Les précipitations d'électrons énergiques des hautes latitudes constituent un risque majeur d'apparition d'importants potentiels sur une structure en orbite polaire basse. Le cas d'une surface électriquement isolée, située sur la face avale d'un cylindre, parallèle au champ magnétique, à l'ombre, et dans des conditions de précipitations aurorales a fait l'objet de travaux théoriques et expérimentaux. Les simulations numériques ont permis de dégager les caractéristiques du sillage, et ont montré que les ions du plasma n'étaient pas collectés par la surface électriquement isolée. Les simulations expérimentales ont conduit à l'observation de potentiels différentiels supérieurs a 1 kilovolt, et à la mise en évidence de courants d'ions collectés par les capteurs situés côté sillage. Le désaccord entre théorie et expériences résultant de cette dernière observation disparait si l'on admet qu'une population d'ions froids est à l'origine exclusive des courants ioniques collectés.
12
Li, Feng. "Etude dans l’ionosphère de la densité électronique et de la turbulence électrostatique en fonction de l’activité séismique." Orléans, 2007. http://www.theses.fr/2007ORLE2001.
Full textAbstract:
Le sujet de cette thèse rentre dans le cadre du projet DEMETER et plus particulièrement de l’utilisation des données de son centre de mission. DEMETER est le premier micro-satellite scientifique qui a été lancé par le CNES en Juin 2004 avec une charge utile sous la responsabilité du LPCE. DEMETER mesure dans l’ionosphère le champ électrique et le champ magnétique dans diverses bandes de fréquence, ainsi que des paramètres caractérisant le plasma à l’altitude du satellite. L’objectif principal de DEMETER est d’étudier les perturbations ionosphériques en liaison avec l’activité séismique. Avant le lancement de DEMETER, les variations du Contenu Electronique Total (CET) mesurées par DORIS avec d’autres satellites (Spot, Topex-Poseidon, et Jason) évoluant dans l’ionosphère ont été étudiées pour rechercher des perturbations dues à l’activité séismique. Dans un deuxième temps grâce aux données de DEMETER, on analyse les caractéristiques générales de la turbulence électrostatique dans les zones de moyennes latitudes et dans la région équatoriale. On cherche ensuite si ces caractéristiques de la turbulence électrostatique changent quand le satellite survole une zone séismique. Ces études ont montré que, d’une part le CET et d’autre part la turbulence électrostatique pouvaient varier en fonction de l’activité séismique. Des perturbations de ces deux paramètres ionosphériques ont été mises en évidence avant les tremblements de Terre. Mais ces résultats ont été obtenus de façon statistique et on ne peut pas encore affirmer qu’ils peuvent servir de précurseurs.
13
Ballatore, Paola. "Rapport entre les activités solaire, interplanétaire et géomagnétique." Orléans, 2001. http://www.theses.fr/2001ORLE2003.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous présentons un ensemble de résultats expérimentaux concernant la chaîne des processus par lesquels l'activité solaire influence l'activité géomagnétique. Le mémoire est divisé en trois parties. La première traite de la propagation des éjections de masse coronale (CME) dans le milieu interplanétaire. Nous avons montré que les CME associées à des éruptions solaires sont décélérées dans le milieu interplanétaire, alors que celles associées à une déstabilisation de filaments sont caractérisées par une vitesse plus constante. Egalement, il est montré que, en dehors des halos, les CME observées au niveau de WIND (et donc susceptibles d'engendrer des effets géomagnétiques) présentent une largeur supérieure à 120ʿ. La seconde partie est destinée à établir un lien entre les stimuli provenant du milieu interplanétaire et la variation du taux d'occurrence des échos radars du programme SuperDARN (Super Dual Auroral Radar Network). Ce paramètre a été choisi comme indicateur de l'activité géomagnétique dans la région aurorale. En particulier, nous avons trouvé des corrélations significatives entre ce paramètre et quelques paramètres du milieu interplanétaire. La dernière partie aborde la question de la signification des indices d'activité magnétique, en particulier l'indice AES-80, caractérisant l'activité ionosphérique et magnétosphérique dans la région polaire de l'hémisphère sud. Nous trouvons une meilleure capacité (par rapport à les autres indices) de AES-80 à représenter l'activité de la calotte polaire quand le champ magnétique interplanétaire est dirigé vers le nord. En particulier, dans cette 3eme partie nous présentons aussi une comparaison entre la variation du taux d'occurence d'echos radars et les autres indices géomagnétiques et nous trouvons des correlations similaires. En conclusion, l'ensemble des ces trois parties et des résultats présentés constitue une étude des différents éléments des relations Soleil-Terre, de la surface du Soleil jusqu'à l'ionosphère terrestre.
14
Penquerc'h, Virginie. "Variation avec le cycle solaire et modélisation globale du champ magnétique ionosphérique : préparation de la mission Swarm." Paris, Institut de physique du globe, 2011. http://www.theses.fr/2011GLOB0001.
Full textAbstract:
Le champ magnétique de la Terre est mesuré en permanence par environ 200 observatoires magnétiques dans le monde et par des satellites, tels Oersted (lancé en 1999) ou CHAMP (2000-2010). Ces enregistrements permettent d’étudier les propriétés du champ magnétique terrestre, et notamment de modéliser les contributions des diverses sources du champ. Parmi celles-ci, des courants électriques circulant dans l’ionosphère vers 110 km d’altitude sont responsables de la variation diurne du champ observée depuis le XVIIIe siècle. Ce champ, dit champ ionosphérique Sq, est présent surtout du coté jour de la Terre, aux moyennes latitudes, et varie fortement avec les jours, les saisons et suivant l’activité solaire. Le but de ce travail a été double : étudier la variabilité du champ Sq en fonction de l’activité solaire, et améliorer sa paramétrisation dans les modèles numériques dans la perspective de la future mission Swarm de l’ESA. Cette thèse est donc divisée en deux parties. La première partie présente une étude de la variabilité du champ Sq sur plusieurs cycles solaires en fonction de l’indice f10. 7, qui est un bon indicateur de l’activité du Soleil. A partir des données de plusieurs observatoires, nous montrons qu’une partie de la variabilité du champ Sq avec l’activité solaire n’est pas prise en compte dans les modèles actuels en harmoniques sphériques. Ce coefficient de variabilité (nombre de Wolf) dépend de la saison considérée, une observation robuste sur plus de cinquante ans de données. Ce résultat suggère l’existence d’un effet saisonnier dans la relation entre la conductivité électrique de l’ionosphère et l’activité solaire. La deuxième partie présente une nouvelle modélisation en harmoniques sphériques du champ Sq. A partir de quatre mois de données du satellite CHAMP, nous montrons qu’il est possible de retrouver les caractéristiques principales du champ ionosphérique aux moyennes et basses latitudes. Les modèles obtenus, dont les paramétrisations sont proches de celle du modèle CM4 (Sabaka et al. , 2004), reproduisent de manière satisfaisante le champ observé dans les observatoiresThe Earth’s magnetic field is continuously measured by about 200 magnetic observatories worldwide and by satellites, such as Oersted (launched in 1999) and CHAMP (2000-2010). These recordings are used to study the properties of the geomagnetic field, and in particular to model the contributions of the various sources of the field. Among these, the electric currents flowing in the ionosphere around 110 km of altitude cause the diurnal variation of the field, which has been observed since the eighteenth century. This field, the so-called Sq ionospheric field, is mainly present on the dayside of the Earth, at midlatitudes, and strongly varies with days, seasons and solar activity. The aim of this study was twofold: to study the variability of the Sq field with solar activity, and to improve its parameterisation in numerical models as a preparation for the upcoming ESA Swarm mission. This thesis is divided into two parts. The first part presents a study of the variability of the Sq field over several solar cycles as a function of the f10. 7 index, which is a good indicator of solar activity. Using data from several observatories, we show that part of the solar cycle variability of the Sq field is not taken into account in current spherical harmonics models. This coefficient of variability (Wolf ratio) varies with seasons, a robust observation over more than fifty years of data. This result suggests the existence of a seasonal effect in the relationship between the electrical conductivity of the ionosphere and solar activity. The second part presents new spherical harmonic modelling of the Sq field. Based on four months of CHAMP satellite data, we show that it is possible to recover the main characteristics of the ionospheric field at low and mid-latitudes. The resulting models, for which the parameterisations are close to that of the CM4 model (Sabaka et al. , 2004), satisfactorily reproduce the observed field in observatories
15
M'bra, Kouadio Séverin. "Utilisation des mesures du système GPS pour la localisation relative précise : combinaison de récepteurs bi-fréquences amélioration des orbites radiodiffusées." Observatoire de Paris, 1991. https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-02095453.
Full textAbstract:
NAVSTAR/GPS est un système de localisation par satellites qui permet d'obtenir des précisions très variées suivant le type de récepteur utilisé, le mode d'observation et le mode de calcul. Au cours de cette thèse portée sur la localisation relative de précision, trois études ont été menées : une étude nouvelle sur la combinaison des récepteurs rendue nécessaire par l'utilisation récente de récepteurs et antennes de caractéristiques différentes au cours d'une même campagne, la correction ionosphérique par modèle bi-fréquence, l'amélioration des orbites radiodiffusées dans le cadre de réseaux régionaux tels que EUREF89. L’application des modèles de corrections qui ont été développés, a permis d'atteindre une exactitude relative de 0,4 ppm sur une ligne de base de 500 km et une exactitude absolue, utile en navigation différentielle, de 0,700 m sur 1 000 km. Les performances courantes de la méthode GPS en géodésie (quelques ppm sur moins de 100 km) sont ainsi amélioréesNAVSTAR/GPS is a satellite positioning system with various precisions according to the type of receiver, to the method of observation and to the method of processing. During this thesis on the precise relative positioning, three themes were studied : - a new study on the receivers combination justified by the recent use of different receivers and antennas in the same campaign, - the ionospheric correction by dual-frequency model, - the improvement of broadcast orbits in regional networks like EUREF89. The application of corrections models developed, has permitted to reach a relative accuracy of 0. 4 ppm on a 500 km baseline and an absolute accuracy, useful for differential navigation, of 0. 700 m on 1000 km. The current performance of GPS method in geodesy (a few ppm on less than 100 km) has been so improved
16
Le, Bouter Guy. "Conception, réalisation et tests d'un réseau de capteurs constitués d'antennes colocalisées dans la gamme des hautes fréquences." Rennes 1, 2004. http://www.theses.fr/2004REN10142.
Full textAbstract:
Les attraits de la gamme Hautes Fréquences (HF), fréquences comprises entre 3 et 30 MHz, sont liés au fait que ces ondes se réfractent sur les couches ionosphériques et peuvent ainsi se propager au-delà de l'horizon. Le milieu ionosphérique est inhomogène et anisotrope, ce qui peut engendrer plusieurs trajets pour une liaison donnée. Chaque trajet est affecté par des caractéristiques de propagation propres : atténuation, temps de propagation et en particulier une polarisation elliptique dont les caractéristiques dépendent notamment des directions d'arrivée et de la localisation du récepteur. La radiogoniométrie a pour objet de mesurer les directions d'arrivée des ondes captées par un réseau d'antennes. Au cours de cette thèse, un système de goniométrie a été conçu et réalisé, il met en œuvre un réseau de capteurs constitués d'antennes colocalisées. Un capteur d'antennes colocalisées est composé d'antennes placées en un même centre de phase. Notre réseau est composé de huit antennes regroupées sur trois capteurs. Il intègre les diversités de hauteur, d'espace, de polarisation et d'antennes. Nous utilisons l'algorithme MUSIC en y intégrant la réponse complexe des antennes. Ces réponses sont calculées à partir d'hypothèses physiques liées à la propagation des ondes dans le milieu ionosphérique. Des résultats expérimentaux sont présentés. Des estimations de directions d'arrivée (azimut, élévation) à l'aide des trois réseaux hétérogènes différents implantés sur le site d'expérimentions sont commentées.
17
Boyer, Christophe. "Etude de dispositifs électroniques pour l'acquisition de signaux électromagnétiques ayant traversé l'ionosphère." Limoges, 1997. http://www.theses.fr/1998LIMO0047.
Full textAbstract:
Le travail presente dans ce memoire a pour objet l'etude d'un systeme d'acquisition grande dynamique et large bande (hf-vhf). Les signaux a numeriser dans un satellite sont des impulsions electromagnetiques fugitives issues d'eclairs d'orage qui subissent des deformations durant la traversee de l'ionosphere. Une telle largeur spectrale ne pouvant etre numerisee directement par convertisseurs analogiques-numeriques grande dynamique (12 bits), nous avons donc developpe un recepteur canalise decoupant notre bande d'observation (5-150 mhz) en 5 canaux de 29 mhz. Nous presentons aussi dans ce memoire un systeme de declenchement original qui detecte la presence d'un eclair et qui elimine les frequences parasites. Dans un premier chapitre, nous expliquons le temps de groupe de l'ionosphere, nous recensons le type et la forme des differents signaux susceptibles d'etre captes par le satellite. Dans le chapitre suivant nous evaluons les difficultes a realiser le decoupage et la transposition des bandes a l'aide d'une maquette : de nombreux signaux parasites sont mis en evidence (bande image, intermodulations,). Le troisieme chapitre est consacre a l'etude du recepteur canalise, la phase la plus importante etant la definition et l'optimisation du plan de frequence. Le chapitre suivant donne les resultats de mesures du recepteur, presente sous forme de spectrogrammes, on observe une tres bonne qualite des signaux (harmoniques rejetes a 45 dbc). Le dernier chapitre presente le systeme de declenchement.
18
Nguyen, Chien-Thang. "Etude expérimentale de l’ionosphère de moyenne et basse latitude et de ses instabilités au moyen d’observations in-situ par DEMETER." Thesis, Versailles-St Quentin en Yvelines, 2015. http://www.theses.fr/2015VERS044V/document.
Full textAbstract:
L’objectif de la thèse était d’analyser deux types de perturbations de l’ionosphère supérieure observées sur les mesures de plasma fournies par le satellite DEMETER.Les premières sont des Perturbations Ionosphériques Itinérantes de moyenne échelle engendrées par l’action sur le plasma des ondes de gravité atmosphériques qui se propagent jusqu’à haute altitude. Elles prennent la forme de variations quasi-périodiques de densité du plasma qui peuvent atteindre des amplitudes considérables et sont plus fréquentes dans l’hémisphère Sud avec un maximum au-dessus de l’Océan Pacifique. Elles peuvent modifier l’électrodynamique de l’ionosphère et amplifier le champ électrique d’origine dynamo.Les secondes sont observées dans l’ionosphère équatoriale comme des augmentations à grande échelle de la densité du plasma sous la forme de plateaux. En fonction des conditions d’activité magnétique, des dépressions de densité à moyenne échelle peuvent apparaitre sur les plateaux et conduire à la formation des bulles de plasma équatorialesThis thesis aims at analyzing two kinds of ionospheric disturbances observed on plasma measurements on-board the DEMETER satellite.The first events are Mid-Scale Traveling Ionospheric Disturbances that develop through the interaction between atmospheric gravity waves and the ionospheric plasma. They are observed as quasi-periodic variations of the plasma density that may reach very large amplitudes and are more frequently observed in the Southern hemisphere with a maximum over the Pacific Ocean. These MSTID may strongly modify the electrodynamics of the mid latitude ionosphere and form structures where the dynamo electric field is significantly enhanced.The second events are detected in the equatorial ionosphere as large scale enhancements of the plasma density under the form of plateau. Depending on the level of magnetic activity these large scale structures may be modified by mid-scale density depletions that, eventually, get instable and led to the formation of depleted plasma bubbles
19
Parent, du Châtelet Jacques. "Etude des possibilités de mesure des paramètres océaniques avec un radar en onde de ciel." Paris 6, 1991. http://www.theses.fr/1991PA066270.
Full textAbstract:
Le radar HF (6 a 30 mhz) en onde de ciel permet, en utilisant l'ionosphère comme un réflecteur, d'illuminer la surface de la mer à des distances comprises entre 700 et 3500 km L'écho reçu, après avoir été retro diffusé par la surface de la mer, est affecté d'une structure spectrale doppler connue qui dépend des mouvements de la surface diffusante. L'interprétation du spectre doppler en terme de paramètres de l'interface mer-air (vent, vagues et courant) est limitée essentiellement d'une part par les perturbations doppler introduites par les mouvements du réflecteur ionosphérique et d'autre part par les incertitudes qui subsistent quant a la relation entre le vent et les vagues. Après un exposé du contexte de la recherche et du matériel expérimental utilisé, on décrit les techniques de traitement du signal que nous avons mises au point pour limiter l'influence néfaste des mouvements de l'ionosphère. Nous avons pu mettre en évidence que la variation peut être due aux micro-pulsations du champ magnétique terrestre dont l'influence sur l'ionosphère peut ainsi être étudiée avec le radar. On présente ensuite les améliorations apportées à la mesure de la hauteur des vagues et à l'identification de certaines structures de courants marins par l'introduction de ces techniques et on discute des origines possibles des perturbations ionosphériques résiduelles. La dernière partie est plus spécifiquement consacrée aux possibilités de localisation des phénomènes météorologiques et à la mesure du vent par le radar. Cette mesure parait possible avec une précision, de l'ordre de 15 pour la direction et 2 m/s pour la vitesse, qui ne pourra être améliorée que par une meilleure compréhension de la relation entre le vent et le spectre directionnel des vagues
20
Marchaudon, Aurélie. "Etude multi-instrumentale de la dynamique des structures aurorales côté jour et côté nuit : couplage avec la magnétosphère et le milieu interplanétaire." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2003. http://www.theses.fr/2003VERS0032.
Full textAbstract:
La dynamique du système magnétosphère-ionosphère résulte de stimuli directs ou indirects provenant du vent solaire. Elle est en grande partie assurée par des processus affectant des tubes de flux magnétique de moyenne échelle spatiale et de courte durée. Grâce à des études expérimentales impliquant de multiples instruments, nous étudions la dynamique de ces tubes de flux simultanément dans l'ionosphère et dans la magnétosphère. Après une première partie consacrée à une description à différentes échelles de la magnétosphère, nous étudions dans une seconde partie, les réponses dynamiques du système magnétosphère-ionosphère côté jour, à des variations du champ magnétique interplanétaire et à des impulsions de pression du vent solaire. Dans la troisième partie, nous étudions l'électrodynamique de structures aurorales de moyenne échelle, du côté jour et du côté nuit. Cet ensemble de travaux montre l'importance des processus à moyenne échelle dans la dynamique globale de la magnétosphèreThe dynamics of the magnetosphere-ionosphere system is controlled by the solar wind through small scale processes affecting magnetospheric flux tubes. In a series of multi-instrument studies, we investigate the dynamics of these flux tubes simultaneously in the magnetosphere and in the ionosphere. In a first part, we give a general description of the magnetosphere-ionosphere system, and we analyse the recent work on meso-scale structures and available experimental measurements used for their description. In the second part, we study the dynamic responses of the dayside system due to variations of the interplanetary magnetic field or of the solar wind pressure. In the third part, we study the electrodynamics of meso-scale auroral structures in the dayside and in the nightside. This work illustrates the role of meso-scale processes in the global dynamics of the magnetosphere
21
Plessis, Sylvain. "Modélisation probabiliste pour l'étude de l'influence des ions sur la composition des espèces neutres dans l'atmosphère de Titan : Inversion bayésienne de spectres de masse INMS et représentation des recombinaisons dissociatives par distributions de Dirichlet imbriquées." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112129.
Full textAbstract:
La composition en espèces neutres de la haute atmosphère de Titan a été inférée dans un premier temps par une inversion de spectres de masse des ions de l'instrument INMS de CASSINI et dans un deuxième temps par modélisation couplée. Nous avons opéré une telle inversion en prenant en compte les sources d'incertitudes et en les propageant par une méthode Bayes Monte Carlo. Nous avons ainsi pu montrer qu'une telle inversion n'est pertinente que pour une minorité des espèces neutres, le spectre de masse modélisé étant insensible à la grande majorité de celles-ci. Dans une optique d'amélioration du modèle de chimie ionosphérique, nous avons étudié le processus de recombinaison dissociative (RD). Ce processus est partiellement caractérisé par les mesures et nécessite ainsi un traitement numérique adapté. Les distributions de Dirichlet imbriquées ont été mises en œuvre afin de représenter la structure en arbre probabiliste des rapports de branchement des RDs. Cette modélisation a permis d'intégrer l'ensemble des informations disponibles, mesurées et empiriques, dans une base de données et ainsi améliorer la justesse du modèle. Un modèle couplé ion-neutre prenant en compte les incertitudes a été mis en place, les premiers résultats indiquent qu'une représentation exhaustive de la RD est suffisante pour expliquer l'émergence de certaines molécules, en particulier celles contenant de l'azoteTitan's high atmosphere neutral composition has been infered from CASSINI INMS ionic mass spectra inversion and by coupled models. We used Bayesian Monte Carlo methods to perform ionic mass spectra inversion with uncertainty propagation. We have shown that most of the neutral species are not constrained by this method. In a second time, we studied the dissociative recombination (DR) to improve the model description of this process. Being only partially characterized by experiments, knowledge of this process adopts a probabilistic tree structure. Nested Dirichlet distributions are efficient in representing such structures. We could therefore build a comprehensive database of DR relative to Titan, integrating all pieces of information. First results showed that a complete description of DR is enough to account for the densities of some neutral species, in particular nitrogen-bearing species
22
Rakoto, Virgile. "Inversion des signaux ionosphériques des Tsunamis par la méthode des modes propres." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCC176/document.
Full textAbstract:
Les séismes de grande magnitude (MW > 7) et les tsunamis associés induisent des perturbations qui peuvent être détectées dans l’atmosphère et l’ionosphère à partir des mesures TEC (contenu total en électron). Dans cette thèse, J’étudie la possibilité d’utiliser ce signal ionosphérique afin de compléter le système de surveillance et d’alerte aux tsunamis. Ainsi, j’étudie le couplage entre la Terre solide, l’océan, l’atmosphère. Je démontre en particulier que seule la fréquence à 1.5 mHz entre les modes de tsunami et les modes de gravité atmosphériques peut être détectée via l’ionosphère et met en évidence que l’efficacité du couplage océan/atmosphère est sensible à la profondeur de l’océan et l’heure locale. Ces développements ont permis de réaliser la modélisation complète de la signature ionosphérique de 3 tsunamis d’amplitude 2, 3 et 60 cm en plein océan : respectivement le tsunami d’Haida Gwaii en 2012 et le tsunami des Kouriles en 2006 en champ lointain et le tsunami de Tohoku 2011 en champ plus proche. Enfin, nous avons démontré que l’amplitude crête à crête de la hauteur du tsunami inversée reconstruit avec moins de 20 % d’erreur l’amplitude mesurée par une bouée DART dans ces trois casLarge earthquake (MW > 7) and tsunamis are known to induce perturbations which can be detected in the atmosphere and ionosphere using total electron content (TEC) measurements. In this thesis, I first investigated on the possibility of using these ionospheric signals in order to complete the tsunami monitoring and warning system. Thus, I study the coupling between the solid Earth, the ocean, the atmosphere. I demonstrate that only the resonance at 1.5 mHz between the tsunami modes and the atmospheric gravity modes can be detected through ionosphere and highlight the fact that the efficiency of the coupling ocean/atmosphere is sensitive to ocean depth and local time. These developments enables the complete modelling of the ionospheric signature of 3 tsunami with an amplitude of 2, 3 and 60cm in deep ocean: the 2012 Haida Gwaii and the 2006 Kuril tsunami in far field and the 2011 Tohoku tsunami in closer field respectively. Finally, we demonstrated that the peak-to- peak amplitude of the height of the inverted tsunami reconstructs with less than 20% error the amplitude measured by a DART buoy in these three cases
23
Hurtaud, Yannis. "Modélisation de la dynamique couplée des plasmas magnétosphérique et ionosphérique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00261300.
Full textAbstract:
L'interaction du vent solaire avec le champ magnétique terrestre crée dans la magnétosphère un champ électrique qui induit un déplacement (ou convection) du plasma de la queue magnétosphérique vers la Terre. Au cours de ce mouvement les particules magnétosph ériques interagissent avec la composante ionisée de la haute atmosphère de la Terre qu'on appelle ionosphère. Elles modifient les propriétés électriques du milieu conducteur ionosphérique, en particulier la distribution du champ électrique responsable de la convection magnétosphérique. Le Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements dispose d'un modèle numérique décrivant de manière autocohérente la convection magnétosphérique et ses couplages avec l'ionosph` ere. Nous avons modifié ce code afin : 1) d'y inclure les effets des asymétries entre les deux hémisphères Nord et Sud de la Terre liées à l'éclairement solaire
2) de remplacer le modèle de champ magnétique dipolaire utilisé jusqu'à présent par un modèle plus proche des observations. Les premiers résultats obtenus montrent que les asymétries inter-hémisphériques ont un effet considérable sur la dynamique du plasma ionosphérique mais que la magnétosphère y est relativement insensible. Ils montrent également qu'une topologie de champ magnétique différente de celle d'un dipôle est nécessaire pour reproduire les observations.
24
Benito, Llauradó Eulàlia. "Exploitation de la mesure de l’angle d’élévation à l’aide d’un radar HF 2D à ondes de ciel pour l’inversion de l’ionogramme de rétrodiffusion." Rennes 1, 2010. http://www.theses.fr/2010REN1S090.
Full textAbstract:
La précision des radars transhorizon dans la localisation des cibles peut être améliorée si le canal de propagation, l'ionosphère, est bien connu. Deux nouvelles méthodes d'inversion capables d'obtenir le profil de densité électronique de l'ionosphère à partir d'ionogrammes de rétrodiffusion sont présentées dans ce manuscrit. Les méthodes utilisent les mesures réalisées par le radar pendant des sondages en élévation. Le problème avec ces données réelles est la présence de beaucoup de points aberrants et l'absence de données pour des angles d'élévation hauts et bas. Les méthodes présentées ici essayent de surmonter ces difficultés et ont été optimisées afin d'être utilisables en temps réel par le radar. A la fin, l'inversion fournit les paramètres d'une ionosphère équivalente qui peut être utilisée pour caractériser la propagation et pour convertir la distance de groupe en distance au solAccuracy in target location by over-the-horizon radar (OTHR) can be improved when the propagation channel, the ionosphere, is known. Two inversion methods able to provide an electron density profile of the ionosphere from backscatter ionograms are presented in this document. These methods use the measurements realized by the radar during elevation scans. One difficulty when using measured data is the presence of outliers and, moreover, the lack of data for low elevation and for high elevation angle. The methods presented here tries to overcome these difficulties. At the end, the inversion provides parameters of an equivalent ionosphere that can be used to characterize the propagation and to convert group path into ground range
25
Shytermeja, Enik. "Design and performance of a GNSS single-frequency multi-constellation vector tracking architecture for urban environments." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/19756/1/SHYTERMEJA_Enik.pdf.
Full textAbstract:
In the last decade, Global Navigation Satellites Systems (GNSS) have gained a significant position in the development of urban navigation applications and associated services. The urban environment presents several challenges to GNSS signal reception, such as multipath and GNSS Line-of-Sight (LOS) blockage, which are translated in the positioning domain in a decreased navigation solution accuracy up to the lack of an available position. For this matter, Vector Tracking (VT) constitutes a promising approach able to cope with the urban environment-induced effects including multipath, NLOS reception and signal outages. This thesis is particularly focused on the proposal and design of a dual constellation GPS + Galileo single frequency L1/E1 Vector Delay Frequency Lock Loop (VDFLL) architecture for the automotive usage in urban environment. From the navigation point of view, VDFLL represents a concrete application of information fusion, since all the satellite tracking channels are jointly tracked and controlled by the common navigation Extended Kalman filter (EKF). The choice of the dual-constellation single frequency vector tracking architecture ensures an increased number of observations and at the same time allowing the conservation of the low-cost feasibility criteria of the mobile user’s receiver. Moreover, the use of single frequency L1 band signals implies the necessity of taking into account the ionospheric error effect. In fact, even after the application of the ionosphere error correction models, a resultant ionospheric residual error still remains in the received observations. The originality of this work relies on the implementation of a dual-constellation VDFLL architecture, capable of estimating the ionosphere residual error present in the received observations. This dissertation investigates the VDFLL superiority w.r.t the scalar tracking receiver in terms of positioning performance and tracking robustness for a real car trajectory in urban area in the presence of multipath and ionosphere residual error.
26
Grandin, M. (Maxime). "Multi-instrument and modelling studies of the ionospheres at Earth and Mars." Doctoral thesis, University of Oulu, 2018. http://urn.fi/urn:isbn:9789526216157.
Full textAbstract:
Abstract This thesis studies the ionospheres of the Earth and Mars by combining the observations of versatile instruments providing information on various aspects of the planetary environments. The work on the terrestrial ionosphere focuses particularly on solar wind–magnetosphere–ionosphere coupling, while the work on the Martian ionosphere is based on the development of a new approach to analyse radio-occultation data to retrieve the atmospheric and ionospheric profiles. In the Earth's ionosphere, two papers study the effects of solar wind high-speed streams on the ionospheric F-region peak electron density and on cosmic noise absorption resulting from the precipitation of energetic (>30 keV) electrons into the D region. For the first paper, a modified version of the superposed epoch analysis method, called phase-locked superposed epoch analysis method, was developed. The main finding is that a depletion near the F-region peak takes place in the afternoon and evening sectors during high-speed stream events. This could be explained by an increase in the electron loss rate as a consequence of ion-neutral frictional heating, which enhances the ion temperature and leads to neutral atmosphere expansion. In addition, dayside and post-midnight F-peak electron density increases are observed, probably related to soft particle precipitation. The second study reveals that cosmic noise absorption occurs during up to 4 days after the arrival of a high-speed stream, as substorm-injected energetic electrons precipitate in the midnight to early-afternoon ionosphere, principally at auroral latitudes. A third study reports for the first time observations of a modulation of cosmic noise absorption at periods near 10 s, associated with pulsating aurora. This suggests that the energetic component of the precipitating ux is modulated consistently with the auroral (1–10 keV) energies. At Mars, radio-occultation experiments have been performed by the Mars Express spacecraft since 2004. In this thesis, a new data analysis approach is developed, based on the numerical simulation of radio wave propagation through modelled Martian atmosphere and ionosphere. This approach enables one to overcome limitations inherent in the classical inversion method which has been in use so far. It also gives access to new parameters such as ion density profiles. The new method is tested by analysing the data from two radio-occultation experimentsTiivistelmä Tämä väitöskirja tutkii Maapallon ja Marsin ionosfäärejä yhdistämällä useiden eri instrumenttien havaintoja, joilla saadaan tietoa planeettojen ympäristöistä. Maapallon ionosfääriä koskeva työ tutkii aurinkotuuli–magnetosfääri–ionosfäärikytkentää, kun taas Marsin ionosfääriä koskevan työn tavoite on uuden radio-okkultaatiomittauksen data-analyysimenetelmän kehittäminen, joka tuottaa ilmakehän ja ionosfäärin profiileja. Maan ionosfäärin tapauksessa yhdessä julkaisussa tutkitaan nopeiden aurinkotuulivirtausten vaikutuksia F-kerroksen elektronitiheyteen ja toisessa julkaisussa tutkitaan energeettisten (>30 keV) elektronien sateesta johtuvaa kosmisen radiokohinan absorptiota D-kerroksessa. Ensimmäisessä julkaisussa on kehitetty uusi versio data-analyysimenetelmästä, jota kutsutaan vaihelukituksi epookkien superpositiomenetelmäksi. Julkaisun päätulos on, että nopeiden aurinkotuulivirtausten aikana F-kerroksen maksimielektronitiheys pienenee iltapäivän ja illan sektoreilla. Tämä voidaan selittää johtuvan siitä, että ioni-neutraalitörmäysten synnyttämä kitkalämpö kasvattaa ionilämpötilaa ja aiheuttaa lisäksi ilmakehän laajenemisen. Molemmat prosessit kasvattavat elektronien häviönopeutta. F-kerroksen elektronitiheysmaksimi puolestaan kasvaa sektorilla, joka ulottuu keskiyöstä aamun kautta keskipäivään, ja tämä johtuu matalaenergeettisestä elektronisateesta. Toisessa julkaisussa havaitaan, että lisääntynyt kosmisen radiokohinan absorptio kestää jopa neljä päivää nopean aurinkotuulivirtauksen saavuttua Maan kohdalle. Tämä johtuu siitä, että alimyrskyitse injektoidut energeettiset elektronit satavat keskiyön ja aamun ionosfääriin, pääasiassa revontuliovaalin alueella. Kolmas julkaisu raportoi ensimmäistä kertaa havainnon sykkiviin revontuliin liittyvästä kosmisen radiokohinan absorptiosta n. 10 s jaksollisuudella. Tämä osoittaa, että elektronivuon energeettinen komponentti on moduloitu samalla jaksollisuudella kuin revontulielektronien energiat (1–10 keV). Marsissa on tehty radio-okkultaatiomittauksia vuodesta 2004 saakka Mars Express -luotaimen avulla. Vaitoskirjassa on kehitetty uusi datan analyysimenetelmä, joka perustuu numeeriseen simulointiin radioaaltojen etenemisestä Marsin ilmakehässä ja ionosfäärissä. Tämän lähestymistavan avulla vältetään tähän asti käytetyn klassisen inversiomenetelmän rajoitukset. Lisäksi menetelmä tuottaa uusia parametrejä kuten ionitiheysprofiileja. Uutta menetelmää testattiin tulkiten kahden radio-okkultaatiomittauksen aineistoa
Résumé Le travail présenté dans ce manuscrit de thèse s'articule autour de l'étude des ionosphères terrestre et martienne. Une approche multi-instrumentale est adoptée afin de combiner des observations permettant de mettre en perspective des manifestations de phénomènes physiques de natures différentes mais intervenant dans un même contexte global. Le travail doctoral comporte également un volet modélisation. Le manuscrit de thèse consiste en une partie introductrice à laquelle sont adossées cinq publications dans des revues scientifiques à comité de lecture. La partie introductrice de ce manuscrit de thèse a pour objectif de présenter le contexte scientifique sur lequel est basé le travail doctoral. Un premier chapitre passe en revue les principaux aspects théoriques dans lesquels s'inscrivent les études dont les résultats sont publiés dans les cinq articles. Les atmosphères et ionosphères de la Terre et de Mars y sont succinctement décrites, de même que les interactions entre ces planètes et le vent solaire, comprenant notamment la formation de magnétosphères. Les deux chapitres suivants présentent les instruments dont sont issues les données utilisées dans ce travail doctoral ainsi que les méthodes d'analyse des données. Le quatrième chapitre résume les principaux résultats obtenus autour des trois grandes thématiques abordées au cours de cette thèse. Enfin, des pistes quant à la continuation potentielle du travail présenté dans ce manuscrit de thèse sont évoquées en conclusion. Le premier article porte sur une étude statistique des effets des courants de vent solaire rapide sur la région F de l'ionosphère aurorale. Il s'appuie sur des données mesurées par l'ionosonde de Sodankylä entre 2006 et 2008. Au cours de cette période, 95 événements associés à des courants de vent solaire rapide ont été sélectionnés, et la réponse de l'ionosphère au-dessus de Sodankylä a été étudiée à partir des fréquences critiques des régions E et F de l'ionosphère, qui donnent la valeur du pic de concentration électronique dans ces deux régions. Pour cela, une version modifiée de la méthode des époques superposées a été développée, appelée “méthode des époques superposées avec verrouillage de phase”. Une augmentation du pic de concentration des régions E et F est observée du côté nuit et le matin, en lien avec une activité aurorale accrue, tandis qu'une déplétion de la région F est révélée aux temps magnétiques locaux situés entre 12 h et 23 h. Une estimation des effets d'une possible modification de l'équilibre photo-chimique résultant d'un accroissement du chauffage issu de la friction entre les ions et les éléments neutres est proposée. Le deuxième article s'intéresse aux précipitations énergétiques dans l'ionosphère aurorale durant ces mêmes 95 événements, en étudiant l'absorption du bruit cosmique qui en résulte. Il apparaît que les événements au cours desquels le vent solaire demeure rapide pendant plusieurs jours produisent davantage de précipitations énergétiques, qui peuvent atteindre les latitudes subaurorales. Par ailleurs, trois types de précipitations énergétiques sont étudiés séparément, selon qu'elles sont associées avec des signatures de sous-orage magnétique, avec des pulsations géomagnétiques, ou ni l'un ni l'autre. Les deux premiers types de précipitations semblent liés. En effet, l'analyse des données suggère que les électrons énergétiques sont injectés dans la magnétosphère interne durant les sous-orages. Tandis qu'une partie d'entre eux précipitent immédiatement du côté nuit, d'autres dérivent vers le côté matin, où ils subissent des interactions avec des ondes électromagnétiques de type siffleur (whistler en anglais), qui peuvent être modulées par des pulsations géomagnétiques, menant à leur précipitation. Le troisième article présente pour la première fois l'observation de signatures d'aurore pulsante dans des données d'absorption du bruit cosmique. Ces signatures sont consistantes avec les pulsations observables dans l'émission aurorale, et semblent indiquer une modulation cohérente des composantes aurorale (1–10 keV) et énergétique (> 30 keV) du spectre des précipitations électroniques au cours d'une aurore pulsante. Le quatrième article introduit une nouvelle méthode proposée pour analyser les données de radio-occultation mesurées par la sonde Mars Express. Cette approche vise à contourner des difficultés posées par les hypothèses fortes nécessaires à la mise en œuvre de la méthode classique d'inversion, notamment celle d'un environnement martien à symétrie sphérique — qui n'est pas acceptable lors de sondages proches du terminateur jour-nuit. La nouvelle méthode est basée sur la modélisation de l'atmosphère et de l'ionosphère de Mars, et sur la simulation de la propagation des ondes radio entre la station sol sur Terre et Mars Express lors d'une expérience de radio-occultation. Les paramètres libres contrôlant les profils atmosphériques et ionosphériques sont ajustés afin que la simulation reproduise le plus fidèlement possible les mesures. Le cinquième article est une réponse à un commentaire sur l'article précédent. Il vise d'une part à répondre aux critiques émises sur la méthode développée, montrant que celles-ci n'en remettent en cause ni la validité ni la pertinence, et d'autre part à y apporter quelques améliorations
27
Lathuillère, Chantal. "Etude locale par diffusion incohérente du comportement moyen et perturbé de la région F1 de l'ionosphère et de la basse thermosphère aurorale : [thèse soutenue sur un ensemble de travaux]." Phd thesis, Grenoble INPG, 1987. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00724948.
Full textAbstract:
Dans les zones aurorales, d'importantes quantités d'énergie sont déposées dans la haute atmosphère terrestre par les particules énergétiques et par les champs électriques d'origine magnétosphérique. Ces entrées d'énergie, très variables dans le temps et l'espace, s 'ajoutent à l'énergie déposée par le rayonnement EUV et UV solaire, prlncipale source d'énergie de la thermosphère des moyennes latltudes . Elles peuvent modifier la composition et la circulation de l'atmosphère neutre et ionisée au dessus de 90 Km d'altitude environ. La technique de diffusion incohérente, avec les radars de Chatanika en Alaska et EISCAT en Scandinavie, est utilisée pour étudier la température et la densité neutre à la base de la thermosphère et la composition ionique de la région F1 en zone aurorale, pendant les periodes calmes et perturbées
28
Nicolas, Christophe. "Etude de réactions ion-molécule de l'ionosphère de Titan : réactions de N2+ et N+ avec différentes molécules d'hydrocarbures." Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA112227.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude des mécanismes élémentaires des réactions ion-molécule en phase gazeuse de N2+ et N+ avec le méthane, ainsi que de N2+ avec l'éthane et l'acétylène, réactions importantes de l'ionosphère de Titan. On a utilisé la technique de guide d'ions octopolaire radiofréquence dans deux montages expérimentaux. Les sections efficaces absolues de réaction ont été mesurées en fonction de l'énergie de collision (0,10 à 3,5 eV CM) et de l'énergie interne des ions parents. Celle-ci est sélectionnée par coi͏̈ncidences entre photoélectrons de seuil et photoions (TPEPICO), en formant les ions réactants par photoionisation avec le rayonnement synchrotron. Les rapports de branchement entre les différentes voies ont été mesurés, ainsi que les distributions de vitesses axiales des ions produits. Pour les réactions de N2+ avec les hydrocarbures, le transfert de charge quasi-résonnant est la vole réactionnelle dominante. Il est dissociatif avec le méthane et l'éthane, non-dissociatif avec l'acétylène. Une voie de transfert de H, minoritaire, a été mise en évidence. L'excitation vibrationnelle de l'ion N2+ a peu d'influence sur sa réaction avec le méthane. Par contre, la section efficace totale diminue quand l'énergie de collision augmente selon un modèle établi précédemment pour des réactions analogues. La photoionisation dissociative de N2, a été étudiée par la méthode TPEPICO en fonction de l'énergie de photon entre 24 et 32 eV. On discute les mécanismes possibles de prédissociation vers les différentes limites, en particulier pour former les ions N+ dans l'état métastable 'D. Avec cette méthode de coi͏̈ncidences, on a montré que les réactions avec le méthane deutéré des ions N+ dans l'état fondamental 3P ou dans l'état 'D n'ont pas le même rapport de branchement. En plus de la voie de transfert de charge, qui domine pour N+ 'D, des ions D2CN+ et DCN+ sont produits via un complexe à longue durée de vie et les ions CD3+ sont partiellement produits par transfert de D. ̄Elementary mechanisms involved in gas phase ion-molecule reactions are studied for N2+ and N+ reactions with methane, as well as N2+ reactions with ethane and acetylene, which are important reactions in the Titan ionosphere. We used the guided ion beam technique with two experimental apparatuses. Absolute integral cross sections are measured as a function of collision energy (0. 10 to 3. 5 eV CM) and internal energy of the parent ions. Internal energy is selected by coincidences between threshold photoelectrons and photoions (TPEPICO), when parent ions are produced by photoionisation with synchrotron radiation. Branching ratios between all reactive channels are measured, as well as axial velocity distributions of product ions. Quasi-resonant charge transfer is the dominant channel for reactions between N2+ and hydrocarbons. It is dissociative for reactions with methane and ethane and non-dissociative with acetylene. A minor H transfer channel is observed. Vibrational excitation of N2+ ions has little impact on its reactivity with methane. On the other hand, the total cross section decreases when collision energy increases, according to previous models describing similar reactions. The dissociative photoionisation of N2 is studied with the TPEPICO method when photon energy is varied from 24 to 32 eV. Possible predissociative mechanisms towards the different dissociation limits are discussed, particularly concerning the formation of N+ ions in its 'D metastable state. With this coincidence method, we show that the branching ratio for the reaction with deuterated methane is different if N+ ions are in the 3P fundamental or the 'D excited state. Besides the charge transfer channel, which is the dominant one for N+ 'D, D2CN+ and DCN+ ions are produced via a long-lived complex and CD3+ ions partially come from a D ̄transfer process
29
Jangal, Florent. "Apport de la bipolarisation, du traitement adaptatif du signal et de la mutirésolution à l'élimination du fouillis isonosphérique pour les radars haute fréquence à ondes de surface." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066339.
Full textAbstract:
Le radar hautes fréquences à ondes de surface, grâce à sa capacité de détection au-delà de l’horizon radioélectrique, répond à la demande de couverture de larges zones maritimes. Sa portée peut atteindre 500 à 600 km, sous des azimuts de 90 à 120 degrés. Le signal radar contient la signature des cibles, le fouillis de mer et le fouillis ionosphérique. Ces deux dernières contributions peuvent masquer des cibles car leur niveau est très important. Les présents travaux consistent à définir les traitements permettant de réduire le fouillis ionosphérique pour améliorer les performances de détection du radar HF à ondes de surface. La nature des signaux et du système radar ne permettent pas un traitement par polarimétrie, direction d'arrivée ou techniques adaptatives. Nous proposons d'exploiter les différences d'échelles de variations des signaux. Pour cela, nous avons développé des méthodes de séparation des contributions ; nous utilisons l'analyse discrète en ondelettes, à une ou deux dimensions. L'avantage d'une telle approche est qu'elle permet, de supprimer le fouillis ionosphérique, d'extraire le fouillis de mer et de réduire le bruit inhérent au système radar.
30
Périgaud, Anne-Marie. "Modélisation bidimensionnelle de la propagation d'ondes radioélectriques TBF [très basse fréquence] à l'intérieur du guide Terre-ionosphère localement perturbé par une précipitation électronique induite par l'éclair - application à des évènements "Trimpi" observés à Poitiers." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2273.
Full textAbstract:
Les signaux tbf, utilises dans les systemes de radionavigation et de radiocommunication, se propagent dans le guide d'onde terre-ionosphere par reflexions successives sur le sol et la region d de l'ionosphere. Ils peuvent subir des variations d'amplitude et/ou de phase en reponse a des perturbations nocturnes transitoires associees aux eclairs tropospheriques. Afin de situer notre travail, une premiere partie est consacree a la synthese des travaux anterieurs et actuels, qui permet de degager l'existence de deux classes de perturbation se traduisant par des augmentations plus ou moins localisees de l'ionisation de la region d, mais dont les signatures tbf et les mecanismes physiques mis en jeu sont differents. L'etude effectuee par la suite ne concerne que les evenements trimpi de type lep (lightning electron precipitation) qui constituent une source importante de perte d'electrons contenus dans les ceintures de radiation par interaction avec les ondes sifflement generees par les eclairs. Dans une deuxieme partie, une etude de la propagation tbf dans le guide terre-ionosphere est realisee par la theorie des modes et les principales grandeurs caracteristiques de la propagation multimodale sont degagees. Les deux methodes numeriques bidimensionnelles de calcul de cette propagation subionospherique (l'une basee sur la theorie des modes, l'autre sur la methode des differences finies), utilisees dans les simulations, sont ensuite presentees. La troisieme partie est consacree a la modelisation bidimensionnelle d'evenements trimpi observes a poitiers sur les signaux issus de naa et gqd. La mise en oeuvre d'une methodologie originale de simulation permet de determiner les caracteristiques des perturbations lep a l'origine des evenements observes. Plusieurs exemples sont presentes et les signatures temporelles des evenements sont utilisees pour un test complementaire des resultats obtenus par simulation.
31
Lointier, Guillaume. "Vers une surveillance en temps réel des régions magnétosphériques à partir des radars cohérents HF SuperDARN." Phd thesis, Université d'Orléans, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00294447.
Full textAbstract:
L'un des enjeux dans la compréhension des relations Soleil-Terre est l'étude de la dynamique des régions internes de la magnétosphère. Dans ce contexte, l'objectif de mon travail a été de poser les bases d'un modèle opérationnel de détection et de suivi des régions frontières de la magnétosphère à partir du réseau de radars SuperDARN, qui sonde l'ionosphère à haute latitude. L'élaboration d'un tel modèle requiert une réduction de données. Pour cela, une méthode de décomposition en valeurs singulières (SVD) a été appliquée sur la mesure brute (une fonction d'autocorrélation) afin de définir trois nouveaux paramètres statistiques. L'interprétation de ces trois nouveaux paramètres montre que cette approche, bien qu'empirique, offre une description bien plus complète des échos radar que les modèles physiques habituellement utilisés. L'utilisation de ces paramètres avec une méthode de décision Bayésienne permet d'améliorer la détection de la frontière des lignes de champ géomagnétiques ouvertes/fermées. L'introduction d'un formalisme Bayésien comporte plusieurs avantages : il permet de valider le résultat en estimant une erreur sur la localisation, et de plus, il facilite l'introduction de nouvelles connaissances provenant de différents instruments. Ceci est loin d'être négligeable pour compléter les observations des radars SuperDARN. Par ailleurs, les propriétés de ce nouveau modèle ont permis l'élaboration d'un nouvel algorithme de prétraitement et d'analyse des mesures brutes.
32
Farges, Thomas. "Traitement et analyse de données de systèmes radar HF : Etude des perturbations ionosphériques détectées à l'équateur magnétique avec le radar LDG et à moyenne latitude avec le réseau de Francourville." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00100361.
Full textAbstract:
La thèse présente une étude de perturbations ionosphériques mesurées à basse et moyenne latitude. Deux systèmes de mesures HF différents sont utilisés. Ils donnent lieu a deux parties différentes. La première partie de la thèse analyse les données enregistrées par le radar HF du LDG en 1993 à l'équateur magnétique. Des observations montrent la présence d'échos radar assez complexes dont il est difficile de déterminer la ou les origines. Une analyse très détaillée des paramètres en jeu (caractéristiques du radar, effet de propagation aux différentes fréquences utilisées, et mécanismes de formation des irrégularités dans l'ionosphère équatoriale) est menée. Une simulation numérique a permis de comprendre la structure des échos formés par réflexion ou diffusion de l'onde radar sur les différentes irrégularités présentes dans l'ionosphère équatoriale. Une seconde étude a été menée montrant pour la première fois à ces latitudes avec un radar l'observation d'irrégularités le jour dans la région F de l'ionosphère.
La seconde partie de la thèse examine les effets de deux sources différentes (éclipse solaire et séismes importants) mesurés avec le réseau HF de Francourville.
L'éclipse solaire du 11 août 1999 a modifié le terme de production des électrons pendant trois heures. Avec des ionogrammes et des mesures Doppler, les coefficients des différents processus de perte des électrons et la vitesse de transport des ions et des électrons ont été calculés. L'onde de gravité créée par le passage supersonique de l'ombre de la Lune sur l'atmosphère terrestre a été nettement identifiée dans les mesures ionosphériques et dans des mesures infrason complémentaires. On distingue une source différente pour les deux altitudes de mesure : source stratosphérique pour les mesures faites au sol et source locale pour les mesures ionosphériques. Enfin, une cartographie de la variation temporelle de la perturbation due à l'éclipse au dessus de l'Europe occidentale à 180 km d'altitude a été réalisée avec l'apport des données de 11 autres ionosondes.
Entre août et novembre 1999, les effets de 8 séismes de magnitude de surface supérieure à 6 ont été mesurés dans l'ionosphère. Les sismogrammes sont comparés aux mesures Doppler. On évalue avec les mesures Doppler l'effet du filtre thermosphérique pour les ondes acoustiques.
33
El-Alaoui, Mostafa. "Etude des faisceaux d'ions détectés en région aurorale par le satellite AUREOL-3 : synthèse des observations et apport de la modélisation numérique." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30037.
Full textAbstract:
Les resultats amasses pendant plus d'un millier de passages du satellite franco-sovietique aureol-3 au-dessus des regions des hautes latitudes ont ete analyses afin de determiner les proprietes de la precipitation des particules chargees. Cette recherche a permis la decouverte de nombreux faisceaux d'ions energetiques et, pour la premiere fois, leurs proprietes sont decrites en detail. Ces faisceaux sont localises au voisinage de la separatrice entre l'ovale des precipitations aurorales et la calotte polaire; leur caracteristique fondamentale est l'accroissement de leur energie avec la latitude. On demontre en particulier que ces faisceaux, confines en latitude dans une region de moins de 1 degre d'etendue, sont la signature aurorale a basse altitude des faisceaux deja observes par le passe dans les couches limites du feuillet de plasma. A ces faisceaux peut etre associee une region nouvelle qui est aussi mise en evidence et decrite dans ce travail pour la premiere fois: autour de minuit local un minimum prononce de precipitation ionique separe la region aurorale diffuse de la region des faisceaux d'ions et ce minimum correspond partiellement a la region des arcs d'electrons. A partir de l'analyse des equations du mouvement des ions, il est montre que ces faisceaux proviennent des regions tres lointaines de la magnetosphere et transportent des informations fondamentales sur les mecanismes d'accel2ration agissant dans la queue geomagnetique. Au voisinage d'un feuillet neutre les particules executent differentes familles de trajectoires dans l'espace; la physique complexe qui gouverne ce mouvement en presence d'un champ electrostatique de convection et du champ geomagnetique sera discutee puis confirmee et etendue au moyen des simulations numeriques
34
Bourdillon, Alain. "Etude à l'aide de deux radars cohérents HF des irrégularités d'ionisation de la région f sub-aurorale." Paris 6, 1991. http://www.theses.fr/1991PA066042.
Full textAbstract:
Nous avons utilisé les deux radars décamétriques cohérents de Valensole et de Lugos, respectivement situes dans le sud-est et le sud-ouest de la France, pour étudier les irrégularités de densité de la région f sub-aurorale créées par des instabilités du plasma. En combinant les vitesses radiales mesurées aux deux radars nous avons reconstitué la vitesse des irrégularités dans le plan perpendiculaire au champ géomagnétique. Nous avons ainsi mis en évidence le phénomène d'intensification de la vitesse vers l'Ouest des irrégularités qui se produit pendant les sous-orages magnétiques dans le secteur avant minuit. Pendant ces évènements la vitesse peut atteindre 2000 m/s et parfois plus. Les comparaisons des mesures des vitesses des irrégularités et des vitesses ioniques mesurées par le sondeur incohérent Eiscat confirment que les irrégularités se déplacent perpendiculairement au champ géomagnétique à la vitesse du plasma ionosphérique dont elles peuvent servir de traceur. Nous montrons sur des exemples le rôle des précipitations de particules et du transport du plasma dans la création des irrégularités de grande échelle dans l'ionosphère sub-aurorale. Par un processus de cascade vers les longueurs d'onde plus petites, ces irrégularités génèrent tout un spectre d'irrégularités en particulier dans le domaine décamétrique accessible aux radars HF
35
Ruelle, Nicolas. "Application des données du sondeur à retro diffusion de l'île Losquet à la télédétection du profil de densité électronique de l'ionosphère." Paris 6, 1991. http://www.theses.fr/1991PA066317.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur un problème inverse en géophysique externe, la télédétection du profil vertical de densité électronique de l'ionosphère à l'aide d'un sondeur à retro diffusion en ondes décamétriques. Le centre national d'études des télécommunications dispose d'un sondeur de ce type sur le site de l'île Losquet; L'objectif de cette étude est de permettre l'exploitation des données de cet instrument. Après une présentation générale de l'ionosphère et de la technique de retro diffusion, on décrit l'instrument du Cnet puis on procède à une modélisation du processus de sondage (probleme direct). On caractérise ensuite le problème inverse, non linéaire, et on évalue les techniques de sondage et d'inversion connues, dont les limites sont mises en évidence. On étudie plus particulièrement la méthode d'inversion en balayage de site, d'abord par simulation, puis à l'aide de données du sondeur de Losquet, comparées à ces données de calibration (sondages verticaux). On étend cette méthode en utilisant la flexibilité du sondeur en fréquence et en azimut. Une technique de sondage est proposée permettant de déterminer les principaux paramètres du profil de densité électronique avec une résolution horizontale de l'ordre de 100 km et temporelle de l'ordre de 10 minutes, dans un rayon de 1000 km autour du sondeur
36
Perrine, Clency. "Modem vectoriel HF à haut débit." Rennes 1, 2005. http://www.theses.fr/2005REN1S159.
Full textAbstract:
Le canal ionosphérique autorise (3-30 MHz) des transmissions longues distances de plusieurs milliers de kilomètres sans avoir recours aux satellites. L'ionosphère est un milieu anisotrope et inhomogène qui induit des distorsions sur le signal reçu et limite par conséquent les performances d'un système de communication. C'est pourquoi le standard actuel des modems HF ne dépasse pas 4,8 kbits/s. Pour augmenter de façon significative le débit, un traitement multivoies est utilisé mettant en œuvre un réseau d'antennes hétérogènes. L'application visée est la transmission d'images fixes basée sur la technique de compression/décompression WTSOM (Wavelet Transform / Self-Organized feature Maps). Deux méthodes d'égalisation ont été mises en oeuvre : la première repose sur l'algorithme LMS (Least Mean Square) et la seconde sur l'algorithme CMA (Constant Modulus Algorithm). Deux liaisons expérimentales ont permis d'atteindre des débits de 40 kbits/s (traitement différé) et 20 kbits/s (temps réel).
37
Occhipinti, Giovanni. "Observations multi-paramètres et modélisation de la signature ionosphérique du grand séisme de Sumatra." Paris, Institut de physique du globe, 2006. http://www.theses.fr/2006GLOB0012.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse fait l'objet d'une étude sur le couplage entre la Terre solide et ses enveloppes fluides, qu'il s'agisse de l'océan, de l'atmosphère neutre ou de sa partie ionisée. Les anomalies atmosphériques et ionosphériques de nature sismique seront traitées en détail avec une attention particulière aux effets produits par la propagation de l'onde de Rayleigh et de tsunamis. L'effet de la première sur le plasma ionosphérique a été mis en évidence depuis les années soixante grâce aux observations par sondeur Doppler et, récemment, par GPS via la mesure du contenu électronique total (TEC). La perturbation ionosphérique produite par l'onde de Rayleigh du séisme du 28 mars 2005 (M=8. 2) et observée par sondeur Doppler et radar transhorizon a été analysée ici à la lumière des modélisations. Ceci a permis de valider la détection par radar transhorizon, jamais prouvée auparavant, ajoutant un outil très puissant à la sismologie ionosphérique. Concernant la détection de tsunamis par sondage ionosphérique, suggérée théoriquement en 1972, elle restait, jusqu'au 26 décembre 2004, très difficile à prouver vue la difficulté de distinguer les perturbations tsunamigéniques des perturbations ionosphériques itinérantes (TIDs). Sans négliger les anomalies observées dans le plasma ionosphérique lors du tsunami de Sumatra, qui seront passées en revue, l'effort premier de ce travail a été le développement d'une méthode de modélisation 3D du couplage océan- atmosphère-ionosphère. Cela a permis d'une part de reproduire la signature tsunamigénique observée le 26 décembre 2004 dans les données du TEC des satellites Topex/Poseidon et Jason-1, d'autre part d'explorer synthétiquement les méthodes de sondage ionosphérique aptes à la détection des tsunamis. Ces résultats, validant l'existence et la détectabilité de la signature ionosphérique des tsunamis, ouvrent d'excitantes perspective dans la détection et la surveillance des océans
38
Ndao, Papa Moussa. "Système MIMO de transmission numérique à haut débit en gamme HF (3-30 MHz)." Rennes 1, 2011. http://www.theses.fr/2011REN1S058.
Full textAbstract:
Ce travail décrit la conception d’un système MIMO de transmission numérique à longue portée empruntant le canal ionosphérique. Exploitant la gamme HF (3-30 MHz) le démonstrateur propose une solution originale où la diversité des polarisations émises remplace la diversité spatiale classique, délicate à mettre en oeuvre pour des raisons d’encombrement dans un contexte de longueurs d’onde décamétriques. Dans une première phase, une modélisation de la propagation ionosphérique permet d’évaluer la capacité théorique de plusieurs architectures MIMO sous l’hypothèse de canaux déterministes sélectifs en fréquence. Une solution satisfaisante, réalisant un compromis entre augmentation du débit numérique et complexité, est identifiée : il s’agit d’une architecture MIMO2x2 où l’émission génère deux polarisations circulaires complémentaires. Une deuxième partie décrit le protocole choisi pour la transmission dans un contexte de forme d’onde monoporteuse et présente les simulations de l’ensemble des traitements en réception : synchronisation des blocs de données, estimation du canal, égalisation dans le domaine fréquentiel, décodage. La troisième partie du travail consiste à assembler et tester le démonstrateur au Laboratoire dans une version où les traitement en réception sont implantés en temps différé. Enfin, le système complet est mis en oeuvre sur des transmissions radio d’une portée d’environ 300 km. Ces expérimentations valident le concept de MIMO HF à diversité de polarisation en mettant en évidence un débit numérique atteignant 25. 6 kbits/s et restant compatible avec une bonne qualité de service. Cette valeur dépasse significativement les standards connus (4. 8 à 9. 6 kbits/s)This work is dedicated to the design of a MIMO system for long range digital transmission through the ionospheric channel. Within the HF band (3-30 MHz), the system is based on an original solution for which the classical space diversity, uneasy to set up in a context of decametric wavelengths, is replaced with the diversity of the transmitted polarizations. In a first step, a modelisation of ionospheric propagation is carried out to compute the theoretical capacity of several MIMO architectures under the assumption of deterministic frequency selective channels. An acceptable solution, appearing as a balanced trade off between performances and complexity, is identified: it consists in a 2x2 MIMO architecture transmitting to complementary circular polarizations. In a second part, the data block format and the selected single carrier waveform are described. All modules of signal processing at the receiver are then tested: block detection, channel estimation, frequency domain equalisation, decoding. The third step consists in the set up of the global system and the realization of preliminary tests in the laboratory in an off-line mode version of the signal processing. Finally, the operational transmission system is tested on an approximately 300 km long radio link. This experiments validate the concept of diversely polarised HF MIMO as they underline a transfer rate reaching up to 25. 6 kbps with a good quality of service. This value significantly exceeds the common standards (4. 8 to 9. 6 kbps)
39
Steckiewicz, Morgane. "L'ionosphère du côté nuit de Mars dévoilée par les déplétions d'électrons suprathermiques." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30142/document.
Full textAbstract:
L'ionosphère du côté nuit de Mars reste encore à ce jour une zone mystérieuse et peu connue de l'environnement Martien. Les déplétions d'électrons suprathermiques sont des structures spécifiques à cette région, observées jusqu'à présent par trois satellites : Mars Global Surveyor (MGS), Mars EXpress (MEX) et Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN). Leur étude permet aussi bien l'observation de la structure et de la dynamique de l'ionosphère du côté nuit que celle de l'atmosphère neutre, de la topologie magnétique martienne, ainsi que l'étude de l'échappement atmosphérique de Mars. Des structures aussi différentes que les cornets magnétiques, les couches de courants ou encore le terminateur ultra-violet peuvent être examinées à travers les déplétions d'électrons suprathermiques, de par les mécanismes à l'origine de leur présence du côté nuit de Mars. Le but principal de ma thèse a été de tirer parties des trois jeux de données offerts par les satellites MGS, MEX et MAVEN pour mieux comprendre les mécanismes à l'origine des déplétions d'électrons suprathermiques observées du côté nuit ainsi que leur impact sur la structure et la dynamique de l'ionosphère du côté nuit. Dans cette optique, trois critères simples adaptés à chaque mission ont été développés pour identifier les déplétions d'électrons suprathermiques dans une base de données allant de 1999 à 2017. Une étude statistique a révélé la présence d'une région de transition autour de 170 km d'altitude séparant la région collisionnelle dans laquelle les déplétions d'électrons suprathermiques sont directement dues à l'absorption des électrons par le CO_2 atmosphérique, et la région non-collisionnelle dans laquelle elles sont principalement dues aux boucles fermées de champs magnétique d'origine crustale. La compréhension de ces mécanismes m'a permis d'estimer la localisation du terminateur ultra-violet. Celui-ci est situé en moyenne ~120 km au-dessus du terminateur optique. Cette altitude varie entre le côté soir et le côté matin, et une variation saisonnière est prédite par les modèles atmosphériquesThe nightside ionosphere of Mars still remains an unfamiliar and mysterious place. Nightside suprathermal electron depletions are specific features of this region which have been observed at Mars by three spacecraft to date: Mars Global Surveyor (MGS), Mars EXpress (MEX) and the Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) mission. Their study enables the observation of the nightside ionosphere structure and dynamics as well as the underlying neutral atmosphere, the specific Martian magnetic topology, and possible conduits for atmospheric escape. Structures as different as magnetic cusps, current sheets or the UV terminator can be investigated through suprathermal electron depletions, due to the processes leading to their observation on the nightside of Mars. The main goal of my PhD has been to use the complementarity of the three missions MGS, MEX, and MAVEN to understand the different mechanisms at the origin of suprathermal electron depletions and their implication on the structure and the dynamics of the nightside ionosphere. In this context, three simple criteria adapted to each mission have been implemented to identify suprathermal electron depletions from 1999 to 2017. A statistical study reveals a transition region near 170 km altitude separating the collisional region where suprathermal electron depletions are directly due to electron absorption by atmospheric CO_2 and the collisionless region where they are mainly due to electron exclusion by closed crustal magnetic field loops. Understanding of these phenomena enables me to estimate the location of the UV terminator. It appears to be located ~120 km above the optical terminator, though this location is different between the dawn and dusk terminator and is expected to vary throughout the different Martian seasons
40
Lilensten, Jean. "Résolution de l'équation de transport et applications dans le plasma ionosphérique." Grenoble INPG, 1989. http://www.theses.fr/1989INPG0061.
Full textAbstract:
On trouve dans l'ionosphère des hautes latitudes deux sources majeures d'ionisation : les électrons créés par photo-ionisation solaire, et les électrons précipités. L'établissement de l'équation de transport, qui décrit leur évolution est rappelé, puis nous en discutons et testons un modèle de résolution. Utilisant ce programme, nous calculons la production secondaire diurne d'électrons pour divers flux solaires, et nous en proposons un modèle mathématique plus simple. Puis nous étudions le bilan énergétique des électrons thermiques, à partir de précipitations d'électrons. L'équation du bilan détermine la balance entre les termes de chauffage, de relaxation, et de conduction de la chaleur. Nous montrons, en utilisant des mesures de façon intensive (radar EISCAT, satellite VIKING), que dans l'état actuel des connaissances des sections efficaces, ce bilan est vérifié. L'effet des précipitations d'ions est mis en évidence lors d'une des orbites du satelliteTwo major sources of ionization occur in the high latitude ionosphere : the electrons created by solar photo-ionization, and the precipitated electrons. The transport equation describing their evolution is described, and a model of resolution of this equation is discussed and tested. Using this program, we compute the diurnal secondary electron production for different solar fluxes, and we propose a simple mathematical model of it. Then, we study the thermal electron energy ,budget, using a precipitated flux. The budget equation determines the balance between the heating rate, the cooling rate, and the heat conduction. Using intensively the measurements (radar EISCAT and satellite VIKiNG), we show that in our actual knowledge of the electron cross-sections, this budget is correctly satisfied. The effect of ion precipitations is shown during one of the spacecraft orbit
41
Marchaudon, Aurélie. "Étude multi-instrumentale de la dynamique des structures aurorales côté jour et côté nuit : couplage avec la magnétosphère et le milieu interplanétaire." Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008894.
Full textAbstract:
La dynamique du système magnétosphère-ionosphère résulte de stimuli directs ou indirects provenant du vent solaire. Elle est en grande partie assurée par des processus affectant des tubes de flux magnétique de petite ou moyenne échelle spatiale et de durée ne dépassant pas la dizaine de minutes. Grâce à des études expérimentales impliquant de multiples instruments, nous étudions la dynamique de ces tubes de flux simultanément dans l'ionosphère et dans la magnétosphère. Après une première partie consacrée à une description générale de la magnétosphère et à une analyse des travaux antérieurs sur les structures de moyenne échelle, ainsi que des moyens expérimentaux qui y donnent accès, nous étudions dans une seconde partie, les réponses dynamiques du système magnétosphère-ionosphère côté jour, à des variations du champ magnétique interplanétaire et à des impulsions de pression du vent solaire. Nous réalisons la première comparaison quantitative entre la magnétosphère et l'ionosphère de vitesses de plasma et de vitesses de déplacement des tubes de flux engendrés par la reconnexion sporadique. Nous quantifions le mouvement des différentes frontières magnétosphériques du côté jour, lors de variations de la composante nord-sud du champ magnétique interplanétaire, ainsi que leurs différents temps de réponse. Nous montrons également que les impulsions de pression du vent solaire peuvent être le facteur déclenchant la reconnexion, en période de champ magnétique interplanétaire dirigé vers le sud. Nous confirmons que les sursauts de convection ionosphérique associés en sont la signature fossile. Dans la troisième partie de cette thèse, nous étudions l'électrodynamique de structures aurorales de moyenne échelle, du côté jour et du côté nuit. Nous présentons la première observation directe des courants parallèles associés à un tube de flux magnétosphérique reconnecté du côté jour. Ces courants ainsi que le courant de Pedersen associé, constituent un circuit autonome indépendant des courants à grande échelle. Puis, nous modélisons l'électrodynamique d'un arc observé du côté nuit, afin de comprendre la fermeture du circuit électrique dans l'ionosphère. Deux modèles respectivement à une et deux dimensions sont utilisés, le second, plus satisfaisant, souffre cependant de l'insuffisance de la description expérimentale. Cet ensemble de travaux montre l'importance des processus à moyenne échelle dans la dynamique globale de la magnétosphère.
42
Asgari, Jamal. "Etude de modèles prédictifs dans un réseau de stations GPS permanentes." Observatoire de Paris (1667-....), 2005. https://hal.science/tel-02071417.
Full textAbstract:
Cette thèse est constituée en deux parties. Les motivations de la première partie de l’étude sont : l’investigation de la modélisation spatiale et temporelle des erreurs du GPS et l’étude de leur validité, en mettant l’accent sur les applications temps réel de réseau et les traitements non différentiels. Dans la deuxième partie, il s’agit de la théorie des traitements non différentiels, le positionnement ponctuel précis (PPP), et le développement dans l’IDE de MATLAB de GPSS, logiciel de PPP. Dans cette étude l’utilisation multi-référence du réseau avec l’établissement de modèles d’interpolation des différentes erreurs affectant les mesures GPS est examinée. Les méthodes de filtrage comme le filtrage de Kalman, la collocation et le krigeage sont étudiées. L’analyse spectrale des moindres carrés est appliquée aux séries temporelles correspondant aux valeurs de TEC de quatre années. Ces analyses montrent que le spectre des données contient des périodes de 1 jour, 12 heures et 8 heures. La validité de plusieurs modèles ionosphériques est étudiée, en examinant leur efficacité sur les données GPS réelles. En outre, une nouvelle méthode d’établissement d’une grille ionosphérique pour la prévision du TEC est présentée. Les grilles prédites pourront être diffusées par internet pour des utilisations mono-fréquence du GPS. Les essais numériques d’interpolation par collocation et krigeage sont réalisés pour la partie résiduelle du délai troposphérique. L’interpolation des autres erreurs peut être effectuée de façon similaire. GPSS est un logiciel de positionnement ponctuel précis (PPP) qui utilise les données brutes au format RINEX et les éphémérides précisesThis thesis consists of two parts with various objectives. The motivations of the first part of the study are : investigation of the GPS spatial and temporal error models, and study of their validity, emphasizing on the network real time applications and the non-differential processing. In the second part we studied the theory of non-differential positioning and we developed a non-differential GPS processing software in the MATLAB IDE. In this study, we investigated the multi-reference use of the network with establishment of interpolation models of the various errors affecting GPS measurements. Filtering and adjustment methods like Kalman filter, collocation, and kriging are studied. The Least Squares Spectral (LSSA) is applied to a 4 years series of TEC values. These analyses show that the data spectrum contains 1 day, 12 hours and 8 hours periods. The validity of several ionospheric models is studied, by examining their effectiveness for real data. Moreover we present a new computation method of ionospheric grids for the prediction of TEC values. The predicted grids could be diffused by Internet and be used in single frequency applications. The numerical tests of interpolation via collocation and kriging were performed for the residual part of the tropospheric delay. The interpolation of other errors may be done in a similar manner. GPSS is a Precise Point Positioning (PPP) software which uses raw data in RINEX format and precise ephemeris. It includes additional visualizations and data quality controls tools
43
Ouzeau, Christophe. "Modes dégradés résultant de l'utilisation multi constellation du GNSS." Thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://www.theses.fr/2010INPT0091/document.
Full textAbstract:
Actuellement, on constate dans le domaine de la navigation, un besoin croissant de localisation par satellites. Apres une course a l'amelioration de la precision (maintenant proche de quelques centimetres grace a des techniques de lever d'ambiguite sur des mesures de phase), la releve du nouveau defi de l'amelioration de l'integrite du GNSS (GPS, Galileo) est a present engagee. L'integrite represente le degre de confiance que l'on peut placer dans l'exactitude des informations fournies par le systeme, ainsi que la capacite a avertir l'utilisateur d'un dysfonctionnement du GNSS dans un delai raisonnable. Le concept d'integrite du GNSS multi-constellation necessite une coordination au niveau de l'architecture des futurs recepteurs combines (GPS-Galileo). Le fonctionnement d'un tel recepteur dans le cas de passage du systeme multi-constellation en mode degrade est un probleme tres important pour l'integrite de navigation. Cette these se focalise sur les problemes lies a la navigation aeronautique multiconstellation et multi-systeme GNSS. En particulier, les conditions de fourniture de solution de navigation integre sont evaluees durant la phase d'approche APV I (avec guidage vertical). En disposant du GPS existant, du systeme Galileo et d'un systeme complementaire geostationnaire (SBAS), dont les satellites emettent sur des frequences aeronautiques en bande ARNS, la question fondamentale est comment tirer tous les benefices d'un tel systeme multi-constellation pour un recepteur embarque a bord d'un avion civil. En particulier, la question du maintien du niveau de performance durant cette phase de vol APV, en termes de precision, continuite, integrite et disponibilite, lorsque l'une des composantes du systeme est degradee ou perdu, doit etre resolue. L'objectif de ce travail de these est donc d'etudier la capacite d'un recepteur combine avionique d'effectuer la tache de reconfiguration de l'algorithme de traitement apres l'apparition de pannes ou d'interferences dans une partie du systeme GNSS multiconstellation et d'emettre un signal d'alarme dans le cas ou les performances de la partie du systeme non contaminee ne sont pas suffisantes pour continuer l'operation en cours en respectant les exigences de l'aviation civile. Egalement, l'objectif de ce travail est d'etudier les methodes associees a l'execution de cette reconfiguration pour garantir l'utilisation de la partie du systeme GNSS multi-constellation non contaminee dans les meilleures conditions. Cette etude a donc un interet pour les constructeurs des futurs recepteurs avioniques multiconstellationThe International Civil Aviation Organization (ICAO) has defined the concept of Global Navigation Satellite System (GNSS), which corresponds to the set of systems allowing to perform satellite-based navigation while fulfilling ICAO requirements. The US Global Positioning Sysem (GPS) is a satellite-based navigation system which constitutes one of the components of the GNSS. Currently, this system broadcasts a civil signal, called L1 C/A, within an Aeronautical Radio Navigation Services (ARNS) band. The GPS is being modernized and will broadcast two new civil signals: L2C (not in an ARNS band) and L5 in another ARNS band. Galileo is the European counterpart of GPS. It will broadcast three signals in an ARNS band: Galileo E1 OS (Open Service) will be transmitted in the GPS L1 frequency band and Galileo E5a and E5b will be broadcasted in the same 960-1215 MHz ARNS band than that of GPS L5. GPS L5 and Galileo E1, E5a, E5b components are expected to provide operational benefits for civil aviation use. However, civil aviation requirements are very stringent and up to now, the bare systems alone cannot be used as a means of navigation. For instance, the GPS standalone does not implement sufficient integrity monitoring. Therefore, in order to ensure the levels of performance required by civil aviation in terms of accuracy, integrity, continuity of service and availability, ICAO standards define different systems/algorithms to augment the basic constellations. GPS, Galileo and the augmentation systems could be combined to comply with the ICAO requirements and complete the lack of GPS or Galileo standalone performance. In order to take benefits of new GNSS signals, and to provide the service level required by the ICAO, the architecture of future combined GNSS receivers must be standardized. The European Organization for Civil Aviation Equipment (EUROCAE) Working Group 62, which is in charge of Galileo standardization for civil aviation in Europe, proposes new combined receivers architectures, in coordination with the Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA). The main objective of this thesis is to contribute to the efforts made by the WG 62 by providing inputs necessary to build future receivers architecture to take benefits of GPS, Galileo and augmentation systems. In this report, we propose some key elements of the combined receivers' architecture to comply with approach phases of flight requirements. In case of perturbation preventing one of the needed GNSS components to meet a phase of flight required performance, it is necessary to be able to switch to another available component in order to try to maintain if possible the level of performance in terms of continuity, integrity, availability and accuracy. That is why future combined receivers must be capable of detecting the impact of perturbations that may lead to the loss of one GNSS component, in order to be able to initiate a switch. These perturbations are mainly atmospheric disturbances, interferences and multipath. In this thesis we focus on the particular cases of interferences and ionosphere perturbations. The interferences are among the most feared events in civil aviation use of GNSS. Detection, estimation and removal of the effect of interference on GNSS signals remain open issues and may affect pseudorange measurements accuracy, as well as integrity, continuity and availability of these measurements. In literature, many different interference detection algorithms have been proposed, at the receiver antenna level, at the front-end level. Detection within tracking loops is not widely studied to our knowledge. That is why, in this thesis, we address the problem of interference detection at the correlators outputs. The particular case of CW interferences detection on the GPS L1 C/A and Galileo E1 OS signals processing is proposed. Nominal dual frequency measurements provide a good estimation of ionospheric delay. In addition, the combination of GPS or GALILEO navigation signals processing at the receiver level is expected to provide important improvements for civil aviation. It could, potentially with augmentations, provide better accuracy and availability of ionospheric correction measurements. Indeed, GPS users will be able to combine GPS L1 and L5 frequencies, and future GALILEO E1 and E5 signals will bring their contribution. However, if affected by a Radio Frequency Interference, a receiver can lose one or more frequencies leading to the use of only one frequency to estimate the ionospheric code delay. Therefore, it is felt by the authors as an important task to investigate techniques aimed at sustaining multi-frequency performance when a multi constellation receiver installed in an aircraft is suddenly affected by radiofrequency interference, during critical phases of flight. This problem is identified for instance in [NATS, 2003]. Consequently, in this thesis, we investigate techniques to maintain dual frequency performances when a frequency is lost (L1 C/A or E1 OS for instance) after an interference occurrence
44
Eisenbeis, Julian. "Ionospheric Dynamics by GNSS total electron content observations : the effect of Solar Eclipses and the mystery of Earthquake precursors." Thesis, Université de Paris (2019-....), 2020. http://www.theses.fr/2020UNIP7027.
Full textAbstract:
Cette thèse porte principalement sur deux sujets: l'un est la signature ionosphérique des éclipses solaires, l'autre est le débat ‘Hole vs Enhancement’. Le 21 août 2017, l'ombre d'une éclipse totale a changé radicalement l'état de l'ionosphère au-dessus des Etats-Unis. Cet effet est visible dans le contenu total en électrons (TEC) mesuré par ~3000 stations GNSS qui voient des multiples satellites GPS et GLONASS. Ce formidable ensemble de données permet une caractérisation à haute résolution du contenu en fréquences et des longueurs d'onde - en utilisant une analyse omega-k basée sur la Transformée de Fourier Rapide (FFT) 3D - de la signature de l'éclipse dans l'ionosphère afin d'identifier complètement les perturbations ionosphériques mobiles (TID). Nous confirmons la génération de TIDs associées à l'éclipse, y compris les TIDs interprétées comme des ondes de proue dans les études précédentes. De plus, nous révélons, pour la première fois, des TID de courte (50-100 km) et de longue (500-600 km) longueurs d'onde avec des périodes entre 30 et 65 min (Eisenbeis et al., 2019). Le 2 juillet 2019, une autre éclipse solaire totale s'est produite à travers le continent sud-américain. Bien que nous n'ayons que des données provenant de plus de cent stations GNSS et situées dans une zone proche du coucher du soleil, nous pouvons montrer la preuve évidente de la signature ionosphérique de l'éclipse (Eisenbeis & Occhipinti in prep.a). Le deuxième grand sujet de ce travail est le débat sur la possibilité de précurseurs de séismes. Heki (2011) a suscité ce débat en publiant les résultats du séisme de Tohoku montrant une amélioration de la TEC avant le séisme. L'amélioration revendiquée par Heki (2011) a été interprétée comme une diminution de la TEC après l'événement, le soi-disant trou ionosphérique dans la littérature. L'existence de l'amélioration a été promue par plusieurs articles (e.g. He & Heki, 2017) étendant l'observation à plusieurs événements de magnitude modérée (M> 7.5) et propose une nouvelle vision de la dynamique de rupture. En essayant de reproduire leurs résultats, nous montrons que la courbe de référence utilisée par Heki (2011) est affectée par l'ordre d'ajustement polynomial ainsi que par les fenêtres temporelles sélectionnées. Ceci montre que l'amélioration du TEC pourrait en fait n'être qu'un artefact, subjectivement sélectionné pour créer le précurseur présumé (Eisenbeis & Occhipinti in prep.b)This thesis focuses mainly on two topics: one is the ionospheric signature of solar eclipses, the second is the Hole vs Enhancement debate about earthquake precursors. On the 21st August 2017 the shadow of a total eclipse drastically changed the state of the ionosphere over the USA. This effect is visible in the total electron content (TEC) measured by ~3000 GNSS stations seeing multiple GPS and GLONASS satellites. This tremendous dataset allows high-resolution characterization of the frequency content and wavelengths -using an omega-k analysis based on 3D Fast-Fourier-Transform (FFT)- of the eclipse signature in the ionosphere in order to fully identify traveling ionospheric disturbances (TIDs). We confirm the generation of TIDs associated with the eclipse including TIDs interpreted as bow waves in previous studies. Additionally we reveal, for the first time, short (50-100 km) and long (500-600 km) wavelength TIDs with periods between 30 and 65 min (Eisenbeis et al., 2019). On 2nd July 2019 another total solar eclipse happened across the South American continent at magnetic conjugate latitudes as the Great American Eclipse, and consequently useful to visualize the difference response. Although for the South American eclipse we have only data from more than hundred GNSS stations and located in a zone close to the sunset, we can show the clear evidence of the ionospheric signature of the eclipse (Eisenbeis & Occhipinti in prep.a).The second major topic in this work is the still ongoing debate about the possibility of earthquake precursors. Heki (2011) sparked this debate when he published results of the Tohoku earthquake showing a TEC enhancement before the earthquake. The enhancement claimed by Heki (2011) has been interpreted as a decrease in the background TEC after the seismic event, the so called ionospheric hole in literature. The existence of the enhancement has been promoted by several papers (e.g. He & Heki, 2017) extending the observation to several events with moderate magnitude (M> 7.5) and proposes a new vision of the rupture dynamics. By trying to reproduce their results we show that the reference curve used by Heki (2011) to define the TEC background is strongly affected by the order of polynomial fit as well as the selected time windows. This shows that the TEC enhancement could be, in fact, just an artifact, subjectively selected to create the presumed precursor (Eisenbeis & Occhipinti in prep.b)
45
Garcia, Geraldine. "Etude de la dynamique des electrons en presence de fortes densites de courant." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00250116.
Full textAbstract:
L'objet de notre étude est la dynamique des plasmas collisionnels soumis à un champ électrique aligné au champ magnétique en bordure d'aurore. De fortes densités de courant aligné ont été mises en évidence à la fois par des modèles électrodynamiques et des mesures satellites ou radars. Différents auteurs et différents types de travaux (expérimentaux ou de modélisation) montrent que les densités de courant peuvent atteindre des centaines de μA.m−2 en bordure des arcs auroraux. Ces densités de courant sont à l'origine de multiples phénomènes tels que : le chauffage du plasma ionosphérique, l'échappement des ions et le développement d'instabilités. Ces fortes densités de courant impliquent la présence d'un champ électrique parallèle qui peut entraîner des effets cinétiques tels que la création d'électrons runaway. L'étude des électrons runaway n'est pas nouvelle et intervient dans différents domaines tels que la fusion nucléaire, le chauffage de la couronne solaire ou les phénomènes lumineux transitoires tels que les sprites. Dans notre cas, nous nous intéressons à l'ionosphère terrestre où l'étude des électrons runaway est un sujet très novateur. Ainsi, nous allons étudier la dynamique des électrons portant ces courants très intenses. Pour cela, nous considérons un ensemble d'électrons se déplaçant à travers un gaz ionosphérique d'ions et de neutres et soumis à un champ électrique aligné au champ magnétique. Nous avons développé un modèle cinétique de collisions, incluant les collisions électrons/électrons, électrons/ions et électrons/neutres. Nous utilisons une approche Fokker-Planck afin de décrire les collisions binaires entre les particules chargées (interactions à longue portée). L'opérateur de collisions comporte deux parties : l'équation de Langevin pour les collisions électrons/électrons et électrons/ions et la méthode de Monte-Carlo avec une approche "collision nulle" pour les collisions électrons/neutres. Nous donnons un exemple de retour à l'équilibre afin de tester ces opérateurs de collisions et d'étudier l'impact des différents termes (les collisions électrons/électrons et électrons/ions d'une part et les collisions électrons/neutres d'autre part).
Tout d'abord, nous considérons un champ électrique constant au cours du temps. Dans ce test, les électrons sont déplacés uniquement selon z, la direction parallèle au champ electrique et au champ magnétique. Nous constatons alors que les fonctions de distribution ne sont plus maxwelliennes et que des électrons runaway sont créés. Ces électrons représentent 20% de la densité totale et ce sont eux qui portent le courant. Cependant, nous remarquons que nous ne conservons pas la divergence du courant nulle.
Nous introduisons alors des modifications majeures telles qu'une rétroaction sur le champ électrique ou la résolution des équations fluides afin de tenir compte de l'évolution des moments de la fonction de distribution des ions. Nous observons que les fonctions de distribution des électrons restent non maxwelliennes. Des électrons suprathermiques sont créés et portent le courant. En effet, la population correspondant au coeur de la distribution reste au repos. Comme ces électrons subissent moins de collisions, ils augmentent la conductivité du plasma.
Enfin, nous avons réalisé une étude paramétrique afin d'étudier l'influence des divers paramètres d'entrée (densité de courant, densité électronique, temps de montée du courant...) sur les fonctions de distribution. Pour cela, nous ajustons deux maxwelliennes qui correspondent au coeur de la distribution et à la population suprathermique. Nous mettons en avant le fait que le temps de montée du courant, c'est-à-dire le temps nécessaire pour atteindre la valeur maximale du courant, est un paramètre clef. En effet, augmenter ce temps influe essentiellement sur les températures : la température moyenne des électrons, mais aussi celle des électrons de la population représentant le coeur de la distribution et de la population suprathermique. La densité de courant joue également un rôle primordial.Augmenter la densité de courant augmente l'ensemble des paramètres : la densité et la vitesse moyenne des électrons runaway et les températures électroniques des deux populations. L'étude sur la densité a révélé que, plus la densité électronique totale augmente, plus la température et la vitesse moyenne des électrons suprathermiques diminuent.
46
Artru, Juliette. "Observations au sol ou par satellite et modélisation des signaux ionosphériques post-sismiques." Paris, Institut de physique du globe, 2001. http://www.theses.fr/2001GLOB0006.
Full textAbstract:
Depuis 1960 de fortes perturbations de l'ionosphère consécutives à des tremblements de Terre ont mis en évidence le couplage dynamique entre la Terre solide et l'atmosphère. De nombreuses observations de phénomènes associés ont depuis été réalisées, par des mesures au sol ou par satellite. Nous présentons ici une étude de ces phénomènes, fondée d'une part sur la modélisation de ce couplage par les méthodes sismologiques, d'autre part sur le développement de nouveaux outils d'observation adaptés à ce nouveau champ de recherches. Ce travail s'inscrit dans le cadre de la préparation de la mission DEMETER (microsatellite CNES dédié à l'observation des signaux ionosphériques induits par l'activité sismique ou volcanique, dont le lancement est prévu en 2003). La première partie présente les différentes observations en liaison avec le couplage Terre atmosphère, et leur interprétation. La deuxième partie est dédiée à l'établissement d'une extension des méthodes de calcul de modes propres permettant de calculer des sismogrammes synthétiques pour une source et une station situées soit dans la Terre solide, soit dans l'océan ou l'atmosphère. Les synthétiques calculés par sommation de modes, pour une source sismique, montrent un bon accord avec les données fournies par le sondeur Doppler du CEA. La troisième partie présente les travaux réalisés pour développer de nouveaux outils d'observation dans l'ionosphère, notamment au dessus de zones à forte activité sismique, à partir des réseaux GPS denses, tels ceux de Californie ou du Japon. Nous développons enfin en conclusion les perspectives ouvertes par les signaux sismo-atmosphériques, que ce soit dans les champs de la sismologie ou de l'aéronomie
47
Azzouzi, Ilyasse. "Impact des évènements solaires sur l'ionisation de l'ionosphère des moyennes et basses latitudes dans le secteur Europe-Afrique." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066247/document.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objet d’étudier les variations régulières de l’ionosphère aux moyennes et basses latitudes ainsi que l’impact de différents événements solaires sur l’ionisation. Pour quantifier ces variations, nous utiliserons les réseaux GPS qui permettent de mesurer le Contenu Total Electronique (TEC).Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet ISWI. L’étude comprendra une analyse morphologique sur les variations régulières de l’ionisation en période de soleil calme (variation diurne, saisonnière et en fonction du cycle solaire) par le traitement de stations GPS en Europe et en Afrique sur la période analysée (2000 à 2014);les variations perturbées de l’ionosphère associées à des événements solaires retenus selon une grille de critères; L’analyse de l’indice ROTI afin d’étudier les scintillations ionosphériques génératrices d’une dégradation du positionnement aux basses latitudes et en particulier en Afrique.L’étude se poursuivra par la comparaison avec les modèles existants afin d’identifier leurs performances:le modèle NeQuick2, logiciel de modélisation du profil vertical médian l’ionosphère,Le modèle IONEX/CODG qui est une cartographie journalière du TEC en des positions spatiales et temporelles particulières et issu du post-traitement des mesures GPS sur une couverture mondiale.Le troisième volet de cette étude sera de donner des perspectives pour une éventuelle prévision de l’impact d'événements solaires particuliers sur l’ionosphère, par exemple la modélisation des gradients en période magnétiquement perturbée et la prévision de la présence du phénomène de scintillation ionosphérique sur certains trajets satellite-solThis work aims to study the regular variations of the ionosphere at middle and low latitudes and the impact of various events on solar ionization. To quantify these changes, we will use GPS networks to measure the Total Electronic Content (TEC) .This work is part of the project ISWI. The study will include a morphological analysis on regular variations in the ionization time of the Quiet Sun (diurnal variation, seasonal and based on the solar cycle) for the treatment of GPS stations in Europe and Africa over the period analyzed (2000 to 2014); variations disturbed ionosphere associated with solar events selected according to a set of criteria; Analysis of the ROTI index to study the ionospheric scintillation generating degradation positioning at low latitudes and especially Africa.The study will continue with the comparison with existing models in order to identify their performance: the NeQuick2 model modeling software profile of the median vertical ,the ionospheric model IONEX / CODG which is a daily mapping TEC in specific spatial and temporal positions and from the post-processing of GPS measurements on a third coverage mondiale.The component of this study will give prospects for a possible anticipation of the impact of specific solar events on the ionosphere, such modeling gradients in magnetically disturbed period and prediction of the presence of ionospheric scintillation event on some ground-satellite paths
48
Galmiche, Aurélien. "Modélisation de la scintillation ionosphérique en zone équatoriale : application à l'inversion des signaux GNSS pour la caractérisation de la turbulence." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30053.
Full textAbstract:
L'ionosphère est un milieu ionisé dont les variations spatiales et temporelles de densité électronique perturbent la propagation des ondes électromagnétiques. En particulier, la nature turbulente du plasma ionosphérique conduit à des fluctuations rapides de l'amplitude et de la phase des signaux radioélectriques : c'est le phénomène de scintillation ionosphérique dont les effets sont particulièrement sensibles aux latitudes équatoriales sur les systèmes ayant un besoin accru de précision, de disponibilité et d'intégrité de la mesure, tel que les systèmes de localisation GNSS. L'objectif de cette thèse est justement d'exploiter de façon opportune les effets de la scintillation ionosphérique sur le signal pour proposer un sondage des caractéristiques de l'ionosphère turbulente par inversion des mesures GNSS. Dans un premier temps, les spécificités de la dynamique du plasma ionosphérique équatorial responsable des effets de scintillation sont rappelées. Ensuite, à partir d'une description spectrale des fluctuations turbulentes de densité électronique, une modélisation analytique puis numérique de la propagation transionosphérique sont proposées. Celles-ci sont complétées par la prise en compte du récepteur GNSS, finalisant la modélisation du problème direct. À ce stade, un algorithme d'inversion original des données GNSS est proposé. Son application intensive à la base de données SAGAIE collectée en Afrique équatoriale démontre alors la capacité de l'approche inverse à restituer divers paramètres descriptifs de la turbulence ionosphériqueThe ionosphere is an ionized medium, into which the spatio-temporal electronic density variations disrupt the electromagnetic waves propagation. The turbulent ionospheric plasma is in particular linked to rapid amplitude and phase fluctuations of the radio electric signals: this is the ionospheric scintillation phenomenon. Especially around the equatorial latitudes, systems needing great accuracy, availability and measurement integrity are particularly sensitive to its effects. This is the case of the positioning systems using the GNSS technology. The aim of this thesis is to exploit insightly the ionospheric scintillation effects on the signal in order to propose a turbulent ionosphere's characteristics sounding through GNSS measurements inversion. At first, the specificities of the ionosphere's plasma dynamics accounting for the scintillation effects are reminded. Then, from a spectral description of the electronic density's turbulent fluctuations, an analytic and a numeric model of the transionospheric propagation are introduced. They are completed by considering the GNSS receiver. This step finalizes the direct problem's modelization. A new GNSS data inversion algorithm is then come up with. Its intensive application to the SAGAIE database (collected in equatorial Africa) shows the invers approach's capacity to return various parameters describing the ionospheric turbulences
49
Mouginot, Jérémie. "Traitement et Analyse des Données du Radar MARSIS/Mars Express." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00364323.
Full textAbstract:
Ce mémoire décrit le traitement et l'analyse des données du Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding (MARSIS). Le traitement de ces données a principalement consisté à compenser la distorsion ionosphérique. Cette correction a permis de réaliser une mesure indirecte du contenu électronique de l'ionosphère. Grâce à ces mesures, nous avons pu étudier en détail l'ionosphère martienne. Nous avons ainsi montré que le champ magnétique rémanent modifiait la distribution des électrons de l'ionosphère en précipitant les particules du vent solaire le long des lignes de champ radiales.
Les radargrammes corrigés nous ont permis d'étudier en détail les calottes martiennes. Nous faisons le bilan du volume des calottes polaires de Mars en utilisant des outils numériques développés pour le pointage des interfaces. Nous montrons ainsi que le volume des calottes correspondrait à une couche d'eau d'environ 20 m d'épaisseur répartie sur toute la planète.
Nous étudions enfin la réflectivité de la surface martienne. Pour cela, nous avons extrait l'amplitude de l'écho de surface de chaque pulse MARSIS, puis, après avoir calibré ces mesures, nous avons créé une carte globale de l'albédo radar. Nous nous sommes attachés à décrire cette carte de réflectivité, d'abord de manière globale, puis plus localement autour de Medusae Fossae et de la calotte résiduelle sud. Nous montrons que la réflectivité décroît avec la latitude, cette constatation est surement liée à la présence d'un pergélisol lorsqu'on remonte vers les hautes latitudes. Près de l'équateur, nous observons que les formations de Medusae Fossae possèdent une constante diélectrique de 2,4+/-0.5 ce qui est caractéristique d'un terrain poreux et/ou riche en glace. Dans cette même région, nous montrons que, dans les plaines d'Elysium et Amazonis, la constante diélectrique est égale à 7\pm1 et nous observons une interface dans la plaine d'Amazonis à environ 140+/-20 m, notre conclusion est que ces résultats sont caractéristiques d'écoulements de lave. L'étude de la calotte résiduelle sud de Mars, à l'aide d'un modèle de réflectivité multi-couches, nous permet d'estimer l'épaisseur de CO2 qui couvre cette région à 11+/-1.5 m.
50
Jain, Ankit. "Detection on HF radio transmitters using passive geolocation techniques." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2019. http://www.theses.fr/2019IMTA0128/document.
Full textAbstract:
La transmission radioélectrique à longue distance dans la bande HF permet de couvrir de vastes zones géographiques à l’aide d’infrastructures légères et mobiles. Elle est donc bien adaptée pour établir des communications lors d’opérations militaires ou pour le déploiement rapide d'un réseau de communication agile lors d'opérations humanitaires. Dans ce contexte, il est important de pouvoir localiser les émetteurs inconnus par l’analyse des signaux électromagnétiques de communication. L’objectif de la thèse est de développer une technique de géolocalisation alternative et complémentaire, intitulée Time Difference of Arrival (TDoA), qui a rarement été étudiée dans le cas de la propagation ionosphérique. Dans un premier temps, l'algorithme de géolocalisation HF basé sur la technique TDoA est adapté et optimisé par des simulations paramétriques. Les résultats de simulation montrent que l'augmentation du nombre de récepteurs entraîne une amélioration significative de la précision de géolocalisation. Afin d'étudier la faisabilité de mise en oeuvre d'un système de géolocalisation HF basé sur la technique TDoA, plusieurs récepteurs HF pilotable à distance ont été développés à partir de modules de radio logicielle, et un réseau national de récepteurs a été déployé en France. Un concept original de sondage de canal croisé est proposé et décrit mathématiquement. Il permet d’évaluer les différences de durée de propagation entre les signaux reçus sur deux récepteurs synchronisés distincts. Les résultats expérimentaux collectés montrent qu'il est possible de localiser les émetteurs HF dans des conditions favorables avec une erreur de géolocalisation relative comprise entre 0,1 et 10% de la distance réelle au sol. Les données collectées lors de la campagne de mesure sont analysées de manière statistique afin d’évaluer la performance de l'algorithme de géolocalisation et de définir les paramètres les plus pertinents à prendre en compte pour déployer cette technique dans une approche opérationnelleLong-range radio transmission in the HF band can cover large geographical areas using light and mobile equipment. It is therefore well suited for communications during military operations orfor the rapid deployment of an agile communication network during humanitarian operations. In this context, it is important to determine the geographic location of the transmitters by analyzing the electromagnetic communication signals. The aim of the thesis is to develop an alternative, complementary geolocation technique, entitled Time Difference of Arrival (TDoA) that has rarely been studied in the case of ionospheric propagation. As a first step, HF geolocation algorithm based on TDoA is setup and analyzed by parametric software simulations. Simulation results demonstrate that increasing the number of receivers leads to a significant improvement in the geolocation accuracy. In order to study the feasibility of a practical HF geolocation system based on TDoA, multiple remotely controllable HF receivers are designed using software defined radio (SDR) modules and a country wide operational receiver network is deployed in France. A concept of cross-channel sounding along with its mathematical description is proposed to evaluate the propagation duration differences between the signals captured by two distinct receivers. Preliminary experimental results show that it is possible to locate the HF transmitters under favorable conditions with a relative geolocation error ranging from about 0.1 to 10% of the actual ground distance. Data captured during the large scale measurement campaign are analyzed statistically to evaluate the performance of the geolocation algorithm and define parameters that could be considered in an operational approach