Analyse des données spectrales et outils de simulation

SFIT 2

SFIT2 est un logiciel qui sert à analyser des spectres infrarouges à transformée de Fourier à haute résolution provenant d’instruments au sol. SFIT2 comprend tous les composants nécessaires afin d’inverser des profils verticaux de concentration à partir  de données atmosphériques enregistrées en mode absorption solaire…

 

Les différents composants sont : le tracé de la réfraction du rayonnement à travers l’atmosphère, le modèle de transfert radiatif direct ligne par ligne, le modèle du spectromètre à transformée de Fourier, la liste des lignes solaire, et le module inverse

Le but de SFIT2 est de résoudre le problème inverse qui consiste à retrouver l'état de l'atmosphère, en particulier la distribution verticale des molécules cibles, à partir d'un spectre d'absorption observé. Afin de résoudre ce problème mal posé, le processus SFIT2 nécessite les matrices de covariance appropriées pour les indéterminations liées aux mesures et aux profils verticals à priori des molécules cibles. Les profiles et les colonnes totales associés aux espèces cibles que l'on trouve, sont ceux qui donnent la meilleure représentation de la réalité, relativement aux mesures et aux informations à priori ainsi qu'à leurs incertitudes.

L'algorithme de recherche de SFIT2  utilise une implémentation semi empirique de la méthode de l'estimation optimale de Rodgers(2000)[1] mais permet aussi la régularisation de Tikhonov.

SFIT2 [2] a été développé par le NASA Langley Research Center, NCAR et NIWA.


Reference

[1] C. D. Rodgers, "Inverse Methods for Atmospheric Sounding: Theory and Practice", World Scientific Publishing Co. Ltd. (2000).

[2] C. P. Rinsland, et al., "Northern and southern hemisphere groundbased infrared spectroscopic measurements of tropospheric carbon monoxide and ethane", J. Geophys. Res., 103, 28197–28218 (1998).

 

ASIMUT

ASIMUT est un logiciel modulaire pour des calculs de transfert radiatif dans les atmosphères planétaires. Le logiciel a été créé afin d’exploiter la synergie existante entre un nombre croissant d’instruments opérants sous différentes géométries…

Le modèle de transfert radiatif utilisé dans ASIMUT est limité aux atmosphères sans diffusion. Pour tenir compte de la diffusion de la lumière, ASIMUT a été combiné avec des modèles de transfert radiatif plus sophistiqués : le résultat est ALVL.

 

Les particularités du logiciel ASIMUT sont :

  • La possibilité d’inverser simultanément des colonnes et/ou des profils de composants atmosphériques de spectres différents, qui peuvent avoir été enregistrés par différents instruments ou obtenus depuis différentes géométries. Cela donne la possibilité de réaliser des inversions combinées, par exemple d'une mesure depuis le sol et depuis un satellite sur une même masse d'air, ou encore depuis des spectres enregistrés par différents appareils sur une même plateforme;
  • La dérivation analytique des Jacobiennes ;
  • L’utilisation de la Méthode d’Estimation Optimale avec des matrices de covariance diagonales ou pleines;
  • Sa portabilité ;
  • Sa modularité, d’où la facilité d’y ajouter des fonctionnalités futures.
Initialement créé pour l’atmosphère terrestre, ASIMUT est également appliqué pour l’ atmosphère d’autres planètes.


ALVL

ALVL (ASIMUT-LIDORT/VLIDORT) est un ensemble de logiciels scientifiques principalement conçus pour simuler la propagation de la radiation à travers des atmosphères de différentes planètes en géométrie parallèle (ou pseudo-sphérique). Il s’agit d’une combinaison de 5 codes scientifiques de pointe responsables de la modélisation de différents aspects.

 

 

Code

Auteur*

Objectif (quant à l'utilisation d'un certain code dans ALVL)

ASIMUT
(Unix version)

A.C. Vandaele, M. De Mazière,
M. Kruglanski, N. Kumps,
V. Letocart (IT support)
BIRA-IASB, Brussels, Belgium

Calculation of molecular atmosphere parameters needed as input for LIDORT/VLIDORT, spectrum, simulation of instrument properties, OEM (Optimal Estimation Method as defined in [Rodgers, Inverse Methods for Atmospheric Sounding, Theory and Practice, 2000].

LIDORT

R. Spurr
RT Solutions, Cambridge MA, USA

Full scalar radiative transfer (including thermal emissions, no polarization).

VLIDORT

R. Spurr
RT Solutions, Cambridge MA, USA

Full vector radiative transfer (including polarization, no thermal emissions).

SPHER

M. Mishchenko
 NASA GISS, New York, USA

Calculation of aerosol atmosphere parameters needed as input for LIDORT/VLIDORT in case of spherical aerosol particles

T-MATRIX

M. Mishchenko
NASA GISS, New York, USA

Calculation of aerosol atmosphere parameters needed as input for LIDORT/VLIDORT in case of non-spherical aerosol particles.

Interface blocks

S. Kochenova,
V. Letocart (IT support)
BIRA-IASB, Brussels, Belgium

Link between the ASIMUT, LIDORT, VLIDORT, SPHER and T-MATRIX.

*Remarque: Plusieurs autres scientifiques ont participé: R. Drummond (fichiers tests), T. Kerzenmacher (fichiers tests), A. Merlaud (discussions concernant la théorie), et G. Vanhaelewyn (assistance tests).


Une telle combinaison permet d’utiliser ALVL (1) afin de modéliser :

  •  les sources solaires et thermiques de radiation ;
  •  les mesures d’instruments satellites, avions et sol ;
  •  la gamme de spectre des UV à l’IR thermique ;
  •  la polarisation atmosphérique ;
  •  l’absorption et diffusion de radiation par des gaz atmosphériques ;
  •  l’absorption et diffusion de radiation par des aérosols et des nuages ;
  •  la réflexion de radiation de surface (Lambertian et anisotrope).

et (2) afin d’inverser les concentrations de différents composants atmosphériques (à l’aide de OEM).

ALVL a subi une validation élaborée qui sera terminée d’ici septembre 2010. A l’heure actuelle, ALVL est également utilisé afin d’extraire des propriétés d’aérosols volcaniques (le volcan Eyjafjallajökull en Islande, actif depuis le 20 mars 2010) des données  IASI recueillies sur le territoire européen en avril 2010.

 

FLEXPART: Etudes de transport longue distance

FLEXPART est un logiciel gratuit et abondamment testé, calculant les trajectoires Lagrangiens ainsi que la dispersion d’un grand nombre de particules. Pour plus d’information, visitez la page exploitation des données.

 

 

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