MERASS
RASS

(nouveau) voir exemples de mesure RASS - Sodar 

 
surveillance des
dispersions météorologiques

La technologie associant les ondes radios avec les ondes acoustiques, appelée RASS (Radio Acoustic Sounding System), favorise les mesures simultanées du profil vertical de la température, du vent et des paramètres de turbulence. La technique utilise la dispersion des ondes radio par les fluctuations de la densité de l’air ; fluctuations, elles même produites par le champ d’ondes acoustiques. De cette dispersion il est possible de déterminer la vitesse du son et donc le profil de la température virtuelle dans l’atmosphère (la vitesse du son dans l’atmosphère dépend de la température virtuelle). Comparé aux techniques du SODAR ou du RADAR, le RASS n’est pas influencé par les échos fixes, les environnements bruyants ou les précipitations.
La couche de sondage du RASS est limitée seulement par l’absorption atmosphérique des ondes sonores et le glissement de fréquence de l’onde acoustique

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Introduction

Il a été largement démontré que l’utilisation du SODAR et du système RADAR, pour l’observation du profil vertical du vent et de la turbulence, dans la couche atmosphérique, était une technique sûr permettant le contrôle des paramètres de dispersion au niveau des réseaux de surveillance de la qualité de l’air et des centres de recherche. Mais, bien qu’une technologie appropriée telle que le RASS soit disponible depuis plusieurs années, son utilisation n’est toujours pas fréquente en dépit de l’étendue des besoins pour le contrôle continu de la stratification atmosphérique (stabilité et instabilité).
Dans le passé, la technique du RASS était souvent utilisée dans des projets de recherche et campagnes de mesure, mais depuis 1990 un nombre croissant d’organisation travaille sur l’interprétation et la compréhension des mesures afin d’intégrer ultérieurement les données des réseaux d’observation. En Allemagne, l'utilisation fonctionnelle de différents RASS est testée, depuis plusieurs années, par le German Weather Service ( DWD ) à l'observatoire météorologique de Lindenberg ( MOL ).
Le RASS peut délivrer des profils de grandes qualités, même sous de sévères conditions de mesure, là où échoueraient le WPS (Profileur de Vent SODAR) ou WPR ( Profileur de Vent RADAR). Le RASS est donc désigné comme étant une alternative prometteuse sous des conditions de mesure délicates :

• Larges immeubles, mâts ou arbres à proximité du site qui produisent des échos fixes dans les spectres du signal (WPS et WPR),
• Bruit ambiant important sur les sites industriels ou aéroport (WPS),
• Faible turbulence engendrant une faible intensité de signal (WPS et WPR),
• Fortes précipitations produisant du bruit au niveau des antennes (WPS).

La seule imperfection acceptable du RASS est l'inévitable glissement de l'onde sonore avec le champ de vent qui limite la hauteur des plages d'observation à quelques centaines de mètres pour un système 1290Mhz jusqu'à environ 1Km pour un système 480MHz.
      

Le RASS est un complément du sodar METEK pour des mesures quantitatives de profiles de température dans les basses couches atmosphériques ( qq centaines de mètres ). Il associe donc un ensemble SODAR avec une unité RASS.
Pour les mesures radio acoustiques, on utilise un émetteur d'onde continu associé à un récepteur disposés de part et d'autre de l'antenne sodar. La dispersion de l'onde E.M. est captée par le récepteur puis transmise au processeur de signal du sodar. Ainsi, le MERASS devient un système intégré pour les mesures simultanées du Vent et du Profil de Température.
Cette fraction du signal de réception, provoquée par la dispersion au niveau des ondes sonores émises par le sodar, subit un glissement de fréquence d f selon la vitesse de propagation C_a de l'onde sonore. 
d f = 2 C_a / l e   (1)
l e est la longueur d'onde du signal électromagnétique. Le glissement de fréquence d f est mesuré et la vitesse du son dans le volume de dispersion est tirée de l'équation (1). A partir du paramètre C_a (m/s), la température Tv peut être déduite.
Dans de l'air sec :      

 Caractéristiques du profil de température

L'altitude maximale de mesure dépend des conditions météorologiques. Habituellement, cette altitude max. est limitée par le mouvement des ondes acoustiques avec le vent. Le signal réfléchi est focalisé jusqu'au sol du fait que l'onde acoustique représente des miroirs en arc de cercle. Le déplacement de ces miroirs provoque un déplacement similaire des ondes réfléchies. Lorsque l'onde réfléchie quitte la zone de réception, la puissance du signal chute énergiquement. Heureusement, ce signal ne disparaît pas complètement dû à divers effets de second ordre. Un des plus important est la turbulence atmosphérique qui induit des inégalités sur les fronts du signal acoustique. Les plus mauvaises conditions atmosphériques pour l'utilisation du RASS correspondent à une faible turbulence sous une vitesse de vent importante. Les conditions idéales correspondent à une turbulence agitée sous des vitesses de vent faibles.

Dans beaucoup d'applications le gradient thermique est plus important que la température en elle-même. Avec le MERASS, le profil de température est mesuré avec une résolution, au niveau des intervalles de hauteur, pouvant descendre jusqu'à 10m avec une première mesure à 35m au dessus du sol.

Le problème bien connu des RASS, dénommé "sous estimation systématique" au niveau du gradient thermique mesuré dans les basses couches est inexistant avec le MERASS.