Dans le domaine des sciences de la nature, phénomène dû à la perturbation de la circulation générale de l’atmosphère et des conditions locales. Ces phénomènes sont la plupart du temps d’ordre climatique (pluie, nuage, neige, grêle, précipitations, vent, brouillard, givre, verglas), qualifiés parfois d’extrêmes (tornade, tempête, foudre), mais également d’ordre lumineux (rayon vert, mirage, arc-en-ciel, aurores polaires).
L’étude de la formation et de l’évolution des phénomènes climatiques est complexe, et relève de la météorologie. Sur la base des relevés des variations des paramètres climatiques (pression, température, humidité), et avec le support de la mécanique des fluides et de la thermodynamique, les phénomènes sont observés, identifiés, classés. Toutes ces connaissances permettent d’anticiper, avec une précision variable, le temps qu’il va faire en un lieu donné et à un moment donné, et d’émettre des avertissements de conditions météorologiques et de risques environnementaux critiques.
Le réchauffement climatique, causé à l’échelle mondiale par les émissions ou concentrations de gaz à effet de serre, d’ozone et d’aérosols dues aux activités humaines, impacte directement les phénomènes atmosphériques (type, intensité et fréquence d’apparition) observés sur toute la surface de la Terre.
Les rejets liés aux activités du transport, de l’industrie et de l’agriculture influent également sur la qualité de l’air que nous respirons [G1500]. La pollution atmosphérique se manifeste sur une très grande ampleur, de l’échelle urbaine jusqu’à l’échelle planétaire, avec de multiples conséquences et risques pour la santé et les écosystèmes. Cette pollution atmosphérique est devenue un risque majeur de modification majeure du climat de la planète.
Le relevé des grandeurs atmosphériques implique une instrumentation adaptée et permettant des mesures résolues en distance de la composition, de la structure et des propriétés dynamiques de l’atmosphère. Les méthodes de télédétection par laser (LIDAR) [E4310], fondées sur les caractéristiques d’une lumière laser après diffusion par le milieu à étudier, répondent parfaitement à ces attentes.
Les lidars rétrodiffusion aérosols nuages (LRAN) sont utilisés au sein des réseaux de mesures sol pour les applications atmosphériques : pollution, météorologie, climat. Dans cet article, les simulateurs de performance sont présentés en tant qu’outils pour la conception et la réalisation des instruments. Ensuite, le milieu atmosphérique et les méthodes standard d’inversion du signal LRAN sont détaillés en vue des applications.
L’optique adaptative est une technique qui s’impose dans des domaines de plus en plus variés. Développée initialement pour corriger les effets de la turbulence atmosphérique, elle est aujourd’hui appliquée à l’imagerie biomédicale comme aux grandes chaînes laser. Cet article en présente son principe, les techniques et composants sur lesquels elle s’appuie et donne quelques règles pour les mettre en œuvre. Enfin, il introduit les principaux défis qui s’ouvrent dans les années à venir pour lever les verrous qui limitent encore son utilisation.
Bien que leur couverture au sol soit plus faible, les répéteurs de communication, lorsqu’ils sont logés dans les « stations sur plateformes de haute ou de basse altitude » (HAPS/LAPS), présentent des avantages importants par rapport à ceux portés par des satellites en termes de réduction des coûts de mise en œuvre, de déploiement et d’exploitation. Les HAPS/LAPS dédiés à la lutte contre l’incendie ou à surveillance du territoire peuvent être aussi associés aux satellites de communication afin d’étendre à l’échelle mondiale la connectivité sans fil à haut débit et à faible latence. Cet article décrit les contraintes auxquelles les HAPS et LAPS, utilisés pour assurer une connectivité mondiale complémentaire aux réseaux de communication, seront soumis, ainsi que les grandes lignes des différentes expérimentations en cours.
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