Modélisation des propriétés statistiques de la luminance infrarouge du fond de ciel observée au limbe depuis la stratosphère

Un des concepts de systemes de veille contre les missiles balistiques est base sur l’utilisation d’un capteur infrarouge (IR) place a bord d’une plateforme aeroportee et permettant la visee quasi horizontale sur fond de ciel. En ciel clair, la capacite de detection de ces systemes est limitee par les fluctuations spatiales de la luminance atmospherique aux echelles inferieures au kilometre. L’amelioration des performances de ces systemes de detection n’est donc possible que si l’on sait decrire et modeliser les proprietes statistiques de ces hete��rogeneites du fond. Or, il n’existe pas, a ce jour, de code de calcul adapte aux besoins de l’alerte IR aeroportee. Cette these propose donc un nouveau code, FACLUM-2D, capable de modeliser et de calculer la fonction d’autocorrelation (FAC) angulaire 2D des fluctuations de la luminance, observees dans les conditions de la veille aeroportee et specifique a l’IR thermique. Les fluctuations du fond atmospherique sont, dans ce cas, essentiellement dues aux fluctuations spatiales de la temperature et de la fraction massique de la vapeur d’eau. La prise en compte de ces dernieres dans FACLUM-2D constitue la contribution majeure de ce travail de these puisque aucune etude, jusqu’a ce jour, n’en a tenu compte. Les statistiques des fluctuations de la luminance dependent alors des modeles spectraux choisis pour decrire ces fluctuations locales. De plus, la determination de la FAC de la luminance requiert la connaissance du coefficient d’absorption et de sa derivee par rapport a la temperature et de la fraction massique de la vapeur d’eau. Pour cela, j’ai developpe un code raie par raie pour l’IR thermique (RPR-IRT), permettant de tabuler la derivee du coefficient d’absorption par rapport a la temperature et par rapport a la fraction massique de la vapeur d’eau avec une resolution spectrale de 10-4 cm-1. Faute de mesures experimentales, le code FACLUM-2D a ete valide avec des solutions analytiques pour un milieu homogene gris et compare, dans la mesure du possible, a des codes de transfert radiatif standards. Les premiers resultats montrent, pour la premiere fois, l’impact significatif des fluctuations de la fraction massique de vapeur d’eau sur les fluctuations de la luminance. Une des perspectives majeures est d’etendre FACLUM-2D a une bande spectrale plus large, afin de couvrir tout l’IR, voire le visible.