Stage M2

**Titre du stage**:
Estimation de réflectivité / vitesse Doppler des hydrométéores par analyse modale des spectrogrammes du radar météorologique ROXI.

**Informations générales**:

- Niveau : M2 ou équivalent
- Lieu : LATMOS (Laboratoire Atmosphères, Observations Spatiales), 11 boulevard d’Alembert, 78280 Guyancourt.
- Durée / période : 4 à 6 mois, entre février et août 2025
- Responsables du stage : Nicolas Oudart (UVSQ) & Nicolas Viltard (CNRS)
- Rémunération : 580€ par mois

**Contexte du stage**:
Des radars sont couramment utilisés en météorologie pour l’étude de la microphysique des nuages et des précipitations. L’idée est d’émettre un rayonnement électromagnétique en direction du ciel, et de mesurer l’énergie rétrodiffusée (réflectivité) en direction du radar par les hydrométéores en fonction du temps. Plusieurs sondages consécutifs permettent même d’estimer la vitesse des cibles dans le long de l’axe de visée grâce à l’effet Doppler.

En développement au LATMOS depuis 2016, ROXI est un radar compact et de faible puissance, conçu pour l’étude des précipitations entre 0 et 13 km d’altitude [1,2]. Orienté vers le zénith, ROXI permet d’obtenir des profils verticaux de spectres Doppler, combinant la vitesse verticale de l’air et la vitesse de chute des hydrométéores. Avec ces profils, aussi appelés « spectrogrammes Doppler », on peut pour 128 fenêtres d’altitude, séparer les différents types d’hydrométéores par leur vitesse de chute et leur réflectivité. La classification des différentes populations d’hydrométéores observées à partir de ces 2 informations est un enjeu majeur pour l’interprétation des données de ROXI.

Afin d’estimer la vitesse de chute et la réflectivité des hydrométéores à une altitude donnée, on applique classiquement aux données des radars météo la méthode « Pulse-Pair Processing » (PPP) [3]. Mais bien qu’elle soit efficace en termes de calcul, cette méthode fait l’hypothèse qu’il n’y a qu’une seule population d’hydrométéores par fenêtre d’altitude. Dans les cas où cette hypothèse n’est pas vérifiée (présence d’échos de sol, de plusieurs populations), les estimations seront donc impactées. C’est pourquoi nous proposons dans le cadre de ce stage d’explorer des méthodes plus avancées, basées sur une analyse modale des signaux reçus par ROXI [4].

**Description du stage**:
Ce stage aura lieu au sein de l’équipe « Météo/Climat/Instrumentation/IA » du département « Atmosphère » du laboratoire.

L’objectif du stage est la mise en place et la validation d’une chaine de traitement des données ROXI, comprenant une méthode d’analyse modale pour l’estimation des vitesses Doppler et des réflectivités des hydrométéores à différentes altitudes.

Le développement de cette chaine impliquera:

- La prise en main des outils de traitement des données de ROXI.
- Une étude bibliographique pour la sélection d’une ou plusieurs méthodes d’analyse modale.
- La programmation en Python de la méthode sélectionnée, ainsi que des possibles pré-traitements associés.
- La constitution d’une base de données de tests à partir de spectrogrammes Doppler de ROXI où plusieurs populations d’hydrométéores sont visibles. Une détermination manuelle des vitesses Doppler / réflectivités servira de référence pour l’évaluation de la méthode.
- Une évaluation des performances de la méthode comparativement au classique PPP, avec des facteurs de mérite pertinents à définir.

Cette chaine de traitement aura pour vocation de générer les entrées des outils de classification non-supervisée des populations d’hydrométéores mis en place par l’équipe ROXI [5].

**Possibilité de continuation en thèse **:Oui, sous réserve de financement.

**Contacts**:
**Ressources**:
Type d'emploi : Stage
Durée du contrat : 4-6 mois

Rémunération : 580,00€ par mois

Exigences linguistiques flexibles:

- Français non requis

Lieu du poste : En présentiel