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Satellite investigations have documented Antarctic sea ice area, but are restricted in their ability to provide volume, as the procedure to derive thickness is still under development. This procedure requires the measurement of sea ice freeboard, the segment of ice held above the ocean surface by buoyancy. This measurement can be made by satellite altimeters and in conjunction with density and snow depth information; sea ice thickness can be estimated via the hydrostatic equilibrium assumption. The ability to monitor the spatial and temporal characteristics of the thickness distribution must be improved as we strive to understand the linkages between the glaciological, atmospheric and oceanic components of the Antarctic climate system. A key sector in which these components interact is the Antarctic coast. There, offshore winds drive coastal polynyas creating vast amounts of sea ice, and ice shelf interaction modifies ocean properties. Together they condition the ocean for downwelling, driving the global oceanic circulation. In light of this, the coastal Antarctic is a fundamental region in regard to Antarctic sea ice processes and the Earth climate system. McMurdo Sound occupies a coastal area in proximity to an ice shelf in the south-western corner of the Ross Sea. The sound has witnessed scientific investigation for over a century with a fully established research programme since the 1960s. However, the sea ice research in this region is spatially restricted. This thesis aims to expand the knowledge of sea ice in McMurdo Sound to a larger area using space-borne remote sensing instrumentation and design of in situ measurement campaigns. In doing so, this work evaluates the capabilities of satellite platforms to record sea ice freeboard in the coastal Antarctic, whilst developing knowledge of ice shelf-sea ice interaction. This work provides the first satellite altimeter based investigation of sea ice freeboard in McMurdo Sound using ICESat over the period 2003-2009. No observable trend was observed for first-year sea ice freeboard in the region in line with larger scale assessments in the Ross Sea. However, there was significant increase in the freeboard of a temporary multiyear sea ice regime, the segment of the largest increase linked to the outflow of supercooled Ice Shelf Water (ISW) from the McMurdo and Ross Ice Shelf cavities. This remote sensing assessment supports the in situ and modelling work of many others who have identified the influence of ISW on sea ice processes in this region, in particular, that it is thicker than it would otherwise be. The influence of ISW on altimetric sea ice thickness retrievals was also quantified using a Global Navigation Satellite System (GNSS) evaluation of freeboard to thickness conversion. This revealed that a sub-ice platelet layer, created by supercooled ISW and with an estimated solid fraction of 0.16, accumulates beneath the sea ice cover and influences the thickness estimates from the GNSS-derived surface elevation. A cautionary conclusion is reached that within 100 km of ice shelves this buoyant influence should be considered, and in close proximity (< 50 km) can result in overestimations of sea ice thickness of ~ 12 %. It is also suggested that the sea ice freeboard anomalies that result from enhanced growth, driven by supercooled water advection could be used to map the presence of ISW in the coastal Antarctic. Looking to future ability to monitor Southern Ocean sea ice thickness from space, the first comprehensive evaluation of CryoSat-2 (CS-2) over Antarctic sea ice is provided. Using three separate retracking procedures, CS-2 is shown to be capable of detecting the development of a fast ice cover in McMurdo Sound. The role played by a snow cover with layering typical of the Antarctic appears to cause a positive bias in the ice freeboard for a waveform fitting procedure currently used over Arctic sea ice. The identification of open water and the establishment of accurate sea surface heights are also indicated as causing errors (in the order of cms) in the study region. CS-2 is shown to be capable of recording sea ice growth over two growth cycles in McMurdo Sound. This work has advanced the application of satellite investigative techniques to Antarctic sea ice, providing hope that such techniques may be capable of revealing larger scale connections between sea ice and ice shelves.

L'altimétrie spatiale contribue majoritairement à la compréhension de la circulation océanique régionale et globale. Elle permet aujourd'hui de fournir une cartographie de la topographie océanique à des échelles spatiales et temporelles de plus en plus fines. Le passage du signal radar à travers la vapeur d'eau de l'atmosphère implique un retard de l'onde, qui nécessite d'être corrigé : c'est la correction troposphérique humide. Des méthodes statistiques sont actuellement utilisées pour estimer la correction troposphérique humide. Elles permettent d'inverser des mesures de températures de brillance fournies par un radiomètre couplé à l'altimètre sur une mission altimétrique, à deux ou trois fréquences proches de la bande d'absorption de la vapeur d'eau, à 22.235 GHz. Bien que ces algorithmes permettent d'estimer cette correction avec de faibles incertitudes en plein océan, des améliorations sont nécessaires pour réduire les erreurs dans les zones océaniques complexes, comme les régions d'upwelling, et sur les surfaces hétérogènes, comme en régions côtières, sur glace de mer, ou sur les eaux continentales. A ces fins, une approche variationnelle uni-dimensionnelle (1D-Var) est développée dans cette thèse. Elle permet de tenir compte de la physique de l'atmosphère et des variations de la surface dans l'environnement des mesures, pour estimer la correction troposphérique de manière globale, sur différents types de surface, dans le contexte des missions altimétriques actuelles, et futures, dont les technologies instrumentales évoluent. Une analyse fine des caractéristiques de l'approche 1D-Var, et de ses performances, permet de montrer l'apport et l'impact des différents paramètres en jeu sur les variables atmosphériques restituées, et la correction troposphérique humide estimée. Les performances du 1D-Var ainsi que ses limites sont évaluées pour l'estimation la correction troposphérique humide en plein océan, en conditions de ciel clair. L'apport des mesures de températures de brillance aux hautes fréquences, typiques des missions altimétriques futures, est également analysé. Leur potentiel est exploité dans le cadre de l'estimation de la correction troposphérique humide dans les régions côtières, où les mesures de températures de brillance sont contaminées par la présence de terre dans le signal. Enfin, une analyse des estimations des émissivités de surface, et de leurs variations sur la glace de mer, est proposée dans le cadre d'une étude préliminaire à l'estimation de la correction troposphérique humide, aux interfaces complexes mer/glace de mer, dans les régions polaires. / Space altimetry is one of the major contributors to the understanding of regional and global oceanic circulation. It currently enables to provide a map of ocean topography at higher temporal and spacial scales. A propagation delay of the altimeter signal along its path through atmospheric water vapor needs to be accounted for, and corresponds to the wet tropospheric correction. Statistical methods are currently used to estimate wet tropospheric correction. These methods are fed by brightness temperature measurements provided by a radiometer coupled to the altimeter, at two or three frequencies close to the water vapor absorption line, at 22.235 GHz. While these algorithms provide wet tropospheric correction with low uncertainties over open ocean, improvements are still needed to reduce higher uncertainties in complex oceanic areas, such as upwelling regions, and over heterogeneous surfaces, as coastal regions, sea ice or inland waters. To this end, a one-dimensional variational approach (1D-Var) is developed in the frame of this thesis. This approach accounts for atmospheric and surface variability in the surroundings of the measurements, to provide wet tropospheric correction estimates at a global scale, over various surfaces, in the context of both current and future altimetry missions, with improved instrumental technologies. We first analyze the characteristics of the 1D-Var approach and evaluate its performances. The contribution and impact of the different input parameters on retrieved atmospheric variables and wet tropospheric correction are shown through this analysis. The potential and limits of the 1D-Var approach to retrieve wet tropospheric correction over open ocean, for clear sky conditions, are evaluated. The contribution of high frequencies, typical to future altimetry missions, is also analyzed. It is fully exploited to retrieve wet tropospheric correction over coastal areas, where land contamination occurs within brightness temperature measurements. A preliminary analysis of surface emissivity estimates and their variability over sea ice is also undertaken, in the frame of the 1D-Var estimation of wet tropospheric correction over sea ice/open sea transition surfaces, in polar areas.

Un enjeu majeur des modèles océaniques est de représenter fidèlement les circulations méso- et subméso-échelles afin de simuler leur importante contribution dans la circulation générale et dans le budget énergétique de l'océan. La poursuite de cet objectif se traduit par une augmentation de la résolution spatiale et temporelle à la fois des modèles et des réseaux d'observation de l'océan. Cependant, à ces petites échelles, la dynamique de l'écoulement revêt un caractère fortement turbulent ou non-linéaire. Dans ce contexte, les méthodes actuelles d'assimilation de données (AD), variationnelles en particulier, sont généralement moins performantes que dans un contexte (quasi-) linéaire.L'objectif de cette thèse est d'explorer sous divers aspects le comportement des méthodes variationnelles d'AD dans un modèle d'océan non-linéaire. Pour ce faire, nous avons réalisé une série d'expériences dites "jumelles" en assimilant des données altimétriques simulées suivant les caractéristiques des satellites altimétriques Jason-1 et SARAL/AltiKA . À l'aide de ces expériences, nous analysons sous différents angles les problématiques posées par les non-linéarités à l'AD. Enfin, nous ouvrons plusieurs pistes d'amélioration de l'efficacité du système d'AD dans ce contexte.Ce travail est basé sur le logiciel de modélisation océanique NEMO, incluant la configuration de bassin océanique turbulent idéalisé SEABASS, à différentes résolutions spatiales. Dans la continuité de la plateforme de recherche en AD avec NEMO, NEMO-ASSIM, nous avons utilisé et contribué au développement de cet ensemble d'outil, comprenant, entre autre, opérateur d'observation, modèles linéaire tangent et adjoint de NEMO, permettant de mener à bien notre étude. Le système d'AD variationnelle utilisé est le logiciel NEMOVAR.Les résultats présentés tentent de lier les échelles caractéristiques des structures d'erreurs d'analyse et l'activité aux petites échelles. Pour ce faire, nous avons utilisé une large gamme de diagnostics, e.g. erreur quadratique moyenne spatiale et temporelle, caractéristiques des fonctions coûts, caractérisation de l'hypothèse linéaire tangente, PSD des champs d'erreurs d'analyse.Nos expériences montrent que le 4DVAR incrémental contrôle efficacement la trajectoire analysée au 1/4° pour de longues fenêtres d'AD (2 mois). Lorsque la résolution augmente, la convergence de l'algorithme apparaît plus lente voire inexistante sous certaines conditions. Cependant, l'algorithme permet encore de réduire convenablement l'erreur d'analyse. Enfin, l'algorithme 3DFGAT se révèle beaucoup moins performant, quelle que soit la résolution.De plus, nous montrons également l'importance de l'adéquation entre la circulation simulée et l'échantillonnage altimétrique, en terme d'échelles spatiales représentées, pour obtenir de meilleures performances. Enfin, nous avons exploré la stratégie de minimisation dite "progressive", permettant d'accélérer la convergence du 4DVAR à haute résolution. / A current stake for numerical ocean models is to adequately represent meso- and small-scale activity, in order to simulate its crucial role in the general ocean circulation and energy budget. It is therefore also a challenge for data assimilation (DA) methods to control these scales. However this small-scale activity is strongly linked to the nonlinear or turbulent character of the flow, whereas DA methods are generally much less efficient in such contexts than in (almost) linear ones. For variational DA methods as incremental 4DVAR, non-linearities imply convergence difficulty, the cost functions to be minimised presenting multiple local minima.The purpose of this thesis is to address this problem specifically, by exploring the behaviour of variational DA methods in a non-linear ocean model. To achieve this objective, a series of "twin" experiments assimilating simulated altimeter data, following the characteristics of altimetric satellite Jason-1 and SARAL/AltiKA, are analyzed. We also find different ways to improve efficiency of variational algorithms applied to turbulent circulations.This work is based on oceanic modelisation software called NEMO, including a idealized turbulent oceanic basin configuration, SEABASS, and DA components (e.g. Observation operator, Linear Tangent and Adjoint Models). Thanks to NEMO-ASSIM research platform, we have used and developed this set of tools. The used variational DA system itself is NEMOVAR.We present results characterizing scales and structures of the analysis error along the assimilation process, as well as tentative links with small scale activity. To study both the algorithm convergence and the analysis and forecast errors in a qualitative and quantitative way, a large spectrum of systematic diagnostics has been employed, e.g. spatial and temporal RMSE, cost function characteristics, projection of error fields on EOFs, validity of the tangent linear hypothesis, PSD of error fields.In our experiments, it appears that the incremental 4DVAR algorithm proved to be quite robust for long DA windows at eddy-permitting resolution.When the model horizontal resolution increases, the convergence of the minimisation algorithm is poorer but the 4DVAR method still controls efficiently analysis error.It has also been shown that the 4DVAR algorithm is clearly more performant than 3DFGAT for both considered resolutions.Moreover we investigate some strategies for DA in such nonlinear contexts, with the aim of reducing the analysis error. We performed so-called progressive incremental 4DVAR to improve the algorithm convergence for longer assimilation windows. Finally, we show that the adequation in represented flow scales between the model and the altimetric sampling is crucial to obtain the best error analysis reduction.

Cette thèse propose le développement d'une méthodologie permettant l'obtention des débits distribués dans le bassin amazonien à partir des hauteurs d'eau altimétriques. Au vu des derniers travaux et des avancées récentes dans ce domaine, ce travail a particulièrement porté sur les informations connexes pouvant être extraites des résultats. Nous avons utilisé des relations hauteur-débit basées sur l'équation de Manning et optimisées au travers d'un algorithme d'optimisation globale correctement paramétré. Les hauteurs d'eau ont été obtenues à partir des hauteurs altimétriques fournies par les missions ENVISAT et Jason-2, et les débits ont été estimés sur la même période par le modèle MGB-IPH sur l'ensemble du bassin. L'utilisation de l'algorithme d'optimisation SCEM-UA a permis de définir des intervalles a priori pour les paramètres ajustables ainsi que de gérer les notions d'erreur dans les données d'entrée, et d'incertitude dans les paramètres de sortie. Une des productions de ce travail est la construction d'une base de données d'un millier de courbes de tarage avec les intervalles de confiance associés. La validité spatiale de ces courbes de tarage a pu être vérifiée par comparaison avec les débits du modèle ainsi que les débits in situ disponibles. Leur stabilité dans le temps, quant à elle, a été confirmée par notre capacité à estimer des débits cohérents avec des informations de hauteurs d'eau provenant d'autres missions et d'autres périodes que celle à partir de laquelle les relations hauteur-débit avaient été estimées. Ce travail a également mis en évidence, par validation in situ, modélisation inverse et analyse de cas tests sur des rivières synthétiques, la capacité de la méthodologie proposée à identifier les caractéristiques géomorphologiques des sections étudiées. / This thesis proposes the development of a methodology that aims to obtain distributed discharges in the Amazon basin based on satellite altimetry data and modeled discharges. Given recent works and advances, this work focused particularly on the information that can be inferred from the resulting relationships. We used stage-discharge relationships based on Manning's equation that were optimized through a global optimization algorithm adequately configured. Altimetry data was taken from ENVISAT and Jason-2 missions and discharges were estimated for an overlapping period by the MGB-IPH model. A-priori intervals were defined into the SCEM-UA scheme for each optimization's parameter, and the algorithm allowed us to deal with input errors and output uncertainties. We produced a thousand gross database of rating curves and associated confidence intervals. Hydrological coherence was proved by validation with both modeled and in situ discharges. Successfully using an ENVISAT-based RC with Jason-2 data to estimate discharge at a cross-over, we proved that rating curves are not mission-dependent and can be used with any incoming water height data. Geomorphological characteristics of studied section given by our rating curves were validated through comparison with in situ data, inverse modeling of a braided river reach and synthetic rivers test cases.

L'objectif principal de cette thèse est d'évaluer la contribution d'une méthode d'interpolation dynamique pour améliorer la représentation des processus océaniques à petite échelle dans les cartes altimétriques. La résolution actuelle de ces cartes construites par interpolation statistique optimale, est bien adaptée à l'étude de la variabilité mésoéchelle mais ne permet pas d'observer des structures de taille inférieures à 150-200 km, en grande partie à cause de l'échantillonnage spatio-temporel des données. La méthode d'interpolation dynamique est basée sur un modèle de propagation quasi-géostrophique (QG) à une couche et demie, dont le but est de recréer une partie de l'évolution temporelle des petites structures océaniques en utilisant la dynamique locale. Dans cette étude, nous appliquons cette méthode à la Méditerranée occidentale. En premier lieu nous avons évalué la capacité du propagateur QG à représenter la dynamique dans cette région. Nous avons ensuite utilisé ce propagateur pour réaliser l'interpolation dynamique dans un cas idéalisé spatialement, en comparant les champs reconstruits avec un modèle numérique à haute résolution. Les résultats ont montré une amélioration générale par rapport à une interpolation linéaire sur une période de 5-10 jours. La performance de la méthode à montré une disparité spatiale et temporelle, avec une amélioration plus importante pour les régions de forte variabilité et en période hivernale. Nous avons exploité deux pistes de complexification du propagateur afin de mieux modéliser la dynamique de la région, fortement influencée par les forçages atmosphériques locaux intenses, la géométrie du bassin et sa bathymétrie. Dans une seconde étude, nous avons évalué la contribution de cette méthode d'interpolation dynamique pour cartographier les données altimétriques réelles le long des traces. Pour cette étude, les structures de covariance dérivées de l'évolution du modèle QG ont été intégrées dans un schéma d'interpolation optimal. Les cartes dynamiques interpolées résultantes ont été comparées aux cartes altimétriques actuelles. Cette étude, qui participe à la préparation de l'exploitation des futures données haute résolution de la mission SWOT, a démontré l'efficacité d'un modèle relativement simple pour améliorer la résolution des cartes altimétriques. Néanmoins, tous ces résultats ont révèlé la difficulté de paramétrer de façon optimale cette méthode de cartographie pour caractériser la dynamique dans une région qui présente une forte variabilité spatiale et temporelle. Ce travail souligne aussi le besoin de mieux exploiter les différents jeux de mesures indépendantes pour évaluer rigoureusement l'amélioration des petites échelles, qui ont un impact non négligeable sur la dynamique de mésoéchelle, notamment sur les transferts énergétiques au sein de l'océan et sur les interactions physico-biologiques. / The main objectif of this thesis is to evaluate the contribution of a dynamic interpolation method to improve the representation of small scale ocean processes in altimetric maps. The current resolution of these maps constructed by a statistical optimal interpolation technique, is well adapted to the study of the mesoscale variability but does not allow us to observe structures of sizes smaller than 150-200km, largely due to the spatio-temporal sampling of the data. The dynamic interpolation method is based on a one-and-a-half layer quasi-geostrophic (QG) propagation model, aims to recreate part of the temporal evolution of small oceanic structures using the local dynamics. In this study, we apply this method to the western Mediterranean Sea. First we evaluate the QG propagator's capacity to represent the dynamics in this region. We then use this propagator to perform the dynamic interpolation in a spatially idealized case, comparing the reconstructed fields with a fine-resolution numerical model. The results show a general improvement compared to a linear interpolation over a period of 5-10 days. There is spatial and temporal disparity in the performance of the method, with a greater improvement for the regions of high variability and during the winter period. We explored ways of complexifying the QG propagator to better represent the dynamics of the region, influenced by the strong local atmospheric forcing, the geometry of the bassin and its bathymetry. In a second study, we evaluated the contribution of this dynamical interpolation method for mapping real alongtrack altimetric data. For this study, covariance structures derived from the QG model's evolution are integrated into an optimal interpolation scheme. The resulting dynamical interpolated maps are compared to the current altimetric maps. This study, which participates in the preparation of the exploitation of the future high resolution data of the SWOT mission, demonstrates the effectiveness of a relatively simple model to improve the resolution of the altimetric maps. Nevertheless, all of these results reveal the difficulty to optimally parameterize this mapping method to caracterize the dynamics in a region which presents a strong spatial and temporal variability. This work also highlights the need to better exploit the independant data to rigorously evaluate the improvement at small scales, which have significant impacts on the dynamics of the mesoscale, particularly on energy transfers within the ocean and on physico-biological interactions.

Deux séries d'OSSEs (Observing System Simulation Experiments) sont menées avec deux systèmes globaux d'assimilation de données au 1/4° et au 1/12°, utilisant des observations altimétriques (satellites) et in situ (flotteurs Argo) simulées à partir d'une simulation libre au 1/12°. Les objectifs sont d'évaluer la capacité des différents jeux d'observations à contraindre un système global d'assimilation de données. L'impact positif de plusieurs satellites est clairement identifié autant sur le niveau de la mer et les courants de surface. L'ajout des flotteurs Argo améliore significativement les champs de température et démontre le rôle essentiel de la flotte Argo associée à l'altimétrie afin de contraindre un système d'assimilation global. Ces résultats issus d'OSSEs sont cohérents avec des résultats obtenus à partir de données réelles (OSEs - Observing System Evaluations) tout en permettant une meilleure description des erreurs faites sur les analyses et les prévisions. / Two series of Observing System Simulation Experiments (OSSEs) are carried out with global data assimilation systems at 1/4° and 1/12° resolution using simulated altimetry (satellite) and in situ (Argo float) data derived from a 1/12° resolution free run simulation. The objectives are to quantify how well different data sets can constrain a global data assimilation system. The positive impact of multiple altimeter data is clearly evidenced on sea level and ocean currents. The addition of Argo has a major impact to improve temperature and demonstrates the essential role of Argo together with altimetry to constrain a global data assimilation system. Results derived from these OSSEs are consistent with those derived from experiments with real data (observing system evaluations/OSEs) but they allow a more detailed characterization of errors on analyses and forecasts.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12-07Bitstream added on 2014-06-13T18:21:00Z : No. of bitstreams: 1 rodrigues_rj_me_botfca.pdf: 902601 bytes, checksum: 9baea22d312bae3968d03e4330aa0117 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / O planejamento de atividades em áreas, notadamente em áreas extensas como o caso canaviais, rurais é inegavelmente melhor dimensionado quando se tem em mãos acuradas plantas planialtimetricas. Em que use a existência de cartas oficiais, como são exemplos as cartas do IBGE e as cartas do plano Cartográfico do Estado de São Paulo, não raras vezes o planejador necessitsa de maior acuracidade no que diz respeito à equidistância vertical entre curvas. O tradicional levantamento topográfico convencional embora apresente excelente resultado, tem como inconveniência o tempo dispendido e custos. Dentro desse contexto, foi desenvolvido o presente projeto que teve como objetivo constatar a acurácia de carta de relevo obtida pelo sistema de posicionamento global, tendo como testemunha cordões de contorno precisamente locados através de método geométrico. Paralelamente o presente projeto teve também por objetivo comparar diferenças de área segundo superfície em plano e inclinado calculado segundo métodos eletrônico e manual e a possível influência do relevo na estimativa de produção de cana-deaçúcar. 2 Os resultados obtidos mostram, que os dados coletados por um receptor GPS topográfico Pró XR Trimble permitiram a geração de planta planialtimétrica com equidistância vertical de 1,0 metro cuja precisão foi compatível com o relevo real de campo, pelo que se pode sugerir a utilização do método como sustentação ao planejamento de projetos agrícolas. Foi também possível constatar que as metodologias adotadas para cálculo de área considerando plano inclinado (X Y Z) nos métodos manual e eletrônico, proporcionaram os mesmos resultados sendo que ambos apresentaram diferença de 0,27% com relação à respectiva projeção horizontal o que não explica a diferença entre a produção estimada e real geralmente ao redor de 5,0 %, segundo a Associação dos Plantadores de Cana do Médio Tietê. / The planning of activities in agricultural areas, especially in extensive areas as the canaviais, undeniably it is better calculated when there are improved altimetric plain plants. Where it uses the existence of official letters, as the letters of IBGE and the letters of the Cartographic plan of the State of São Paulo are examples, not rare times the planner needs bigger exactness in relation to the equality of vertical distance between curves. The traditional conventional topographical survey, even so presents excellent result, has as inconvenience the spent time and costs. Inside of this context, the present project was developed that had as objective to evidence the exactness of the relief letter gotten for the global positioning system, having as witness laces of contour necessarily leased through the geometric method. Parallel, the present project had also for objective to compare differences of area as surface in plan and inclined, calculated as eletronic and manual methods and the possible influence of the relief in the estimate cane-of-sugar production. The gotten results show that the data collected for a topographical receiver GPS Pró XR Trimble had allowed the generation of altimetric plain plant with 4 equality of vertical distance of 1,0 meter whose precision was compatible with the real relief of field, for what if can suggest the use of the method as sustentation to the planning of agricultural projects. It was also possible to evidence that the methodologies adopted for calculation for area considering plain inclined (X, Y, Z) in the manual and electronic methods, had provided the same results, being that both had presented difference of 0,27% with regard to the respective horizontal... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Lincoln Gehring Cardoso / Banca: Sérgio Pascoal de Campos / Banca: Rutênio José Latanze / Resumo: O planejamento de atividades em áreas, notadamente em áreas extensas como o caso canaviais, rurais é inegavelmente melhor dimensionado quando se tem em mãos acuradas plantas planialtimetricas. Em que use a existência de cartas oficiais, como são exemplos as cartas do IBGE e as cartas do plano Cartográfico do Estado de São Paulo, não raras vezes o planejador necessitsa de maior acuracidade no que diz respeito à equidistância vertical entre curvas. O tradicional levantamento topográfico convencional embora apresente excelente resultado, tem como inconveniência o tempo dispendido e custos. Dentro desse contexto, foi desenvolvido o presente projeto que teve como objetivo constatar a acurácia de carta de relevo obtida pelo sistema de posicionamento global, tendo como testemunha cordões de contorno precisamente locados através de método geométrico. Paralelamente o presente projeto teve também por objetivo comparar diferenças de área segundo superfície em plano e inclinado calculado segundo métodos eletrônico e manual e a possível influência do relevo na estimativa de produção de cana-deaçúcar. 2 Os resultados obtidos mostram, que os dados coletados por um receptor GPS topográfico Pró XR Trimble permitiram a geração de planta planialtimétrica com equidistância vertical de 1,0 metro cuja precisão foi compatível com o relevo real de campo, pelo que se pode sugerir a utilização do método como sustentação ao planejamento de projetos agrícolas. Foi também possível constatar que as metodologias adotadas para cálculo de área considerando plano inclinado (X Y Z) nos métodos manual e eletrônico, proporcionaram os mesmos resultados sendo que ambos apresentaram diferença de 0,27% com relação à respectiva projeção horizontal o que não explica a diferença entre a produção estimada e real geralmente ao redor de 5,0 %, segundo a Associação dos Plantadores de Cana do Médio Tietê. / Abstract: The planning of activities in agricultural areas, especially in extensive areas as the canaviais, undeniably it is better calculated when there are improved altimetric plain plants. Where it uses the existence of official letters, as the letters of IBGE and the letters of the Cartographic plan of the State of São Paulo are examples, not rare times the planner needs bigger exactness in relation to the equality of vertical distance between curves. The traditional conventional topographical survey, even so presents excellent result, has as inconvenience the spent time and costs. Inside of this context, the present project was developed that had as objective to evidence the exactness of the relief letter gotten for the global positioning system, having as witness laces of contour necessarily leased through the geometric method. Parallel, the present project had also for objective to compare differences of area as surface in plan and inclined, calculated as eletronic and manual methods and the possible influence of the relief in the estimate cane-of-sugar production. The gotten results show that the data collected for a topographical receiver GPS Pró XR Trimble had allowed the generation of altimetric plain plant with 4 equality of vertical distance of 1,0 meter whose precision was compatible with the real relief of field, for what if can suggest the use of the method as sustentation to the planning of agricultural projects. It was also possible to evidence that the methodologies adopted for calculation for area considering plain inclined (X, Y, Z) in the manual and electronic methods, had provided the same results, being that both had presented difference of 0,27% with regard to the respective horizontal... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Le satellite altimétrique interférométrique SWOT, dont le lancement est prévu pour 2020, devrait pour la première fois permettre une couverture globale en quelques jours d'un radar proche-nadir en utilisant la bande de fréquence Ka. Or, l'utilisation d'une telle bande de fréquence est encore mal documentée pour l'hydrologie continentale. En particulier, le contraste du coefficient de rétrodiffusion sur les sols et sur les surfaces en eau pour des angles de visée nadir et proche nadir est une problématique majeure. C'est ce qui fait l'objet de ces travaux de thèse. Dans un premier temps, l'étude de la variation des coefficients de rétrodiffusion en provenance d'altimètres en bandes C et Ku et de diffusiomètres utilisant les mêmes bandes de fréquence sur l'Afrique de l'Ouest a montré qu'il existe un lien quantifiable entre l'humidité du sol et le coefficient de rétrodiffusion. En région semi-aride ce lien se manifeste via une hausse des coefficients de rétrodiffusions durant la saison humide par rapport à la saison sèche. L'analyse avec des données annexes d'humidité du sol et de précipitations a pu également montrer que le radar nadir détecte plus précisément les changements d'humidité du sol par rapport à la diffusiométrie radar à visée latérale. Dans le but de mieux comprendre la rétrodiffusion en bande Ka, très peu documentée, deux campagnes de mesures radar ont été réalisées, l'une sur des surfaces en eau à rugosité contrôlée, l'autre sur un terrain contrôlé en rugosité et humidité du sol. En parallèle, un programme de simulation de la rétrodiffusion altimétrique a été développé pour pouvoir analyser les effets d'un faible nombre de variables sur des sols réalistes, dans le but de simuler les variations du coefficient de rétrodiffusion. Ces mesures et ces simulations ont ensuite pu être comparées aux séries temporelles issues du satellite altimétrique AltiKa, fonctionnant en bande Ka et lancé en février 2013, sur différents sites représentatifs des régions bio-climatiques d'Afrique de l'Ouest. Il en ressort que la bande Ka présente une forte sensibilité aux changements d'humidité du sol. Il est également montré que les coefficients de rétrodiffusion en provenance d'AltiKa sur les sols et sur l'eau peuvent être similaires au nadir. / The radar altimetry interferometry satellite SWOT, which is to be launched in 2020, should provide for the first time a global coverage of a close-to-nadir radar altimeter in a few days using the Ka-band. Yet, the use of such a frequency band for continental hydrology is still poorly documented. In particular, the contrast of the backscattering coefficient over soils and over water bodies for nadir and close-to-nadir angles is a major issue. This is the reason for this work. First, the study of the backscattering coefficients from C- and Ku- band altimeters and scatterometers over West Africa has shown that there is a link between the surface soil moistureand the backscattering coefficient. In semi-arid regions, this link is seen through a rise of the backscattering coefficients during the rainy season compared to the dry season. The analysis with ancillary data such as the surface soil moisture and the precipitation estimations has also shown that nadir-looking radars detect more precisely the changes in surface soil moisture compared to side-looking radars. Still with the purpose to better understand the Ka-band surface scattering, poorly documented, two measurement campaigns were led, on the one hand over water surface with controlled roughness, on the other hand over bare soils with monitored roughness and surface soil moisture. In parallel, an altimetry backscattering simulation program has been developed to analyze the effect of a low number of variables on realistic grounds, with the aim of simulating the backscattering coefficient variations. These measurements and simulations were then compared with time series from the satellite altimeter AltiKa, which has been launched in 2013 and works at Ka-band, over different sites representaing the bioclimatic areas of West Africa. It led to a high sensitivity of the Ka-band to changes in the surface soil moisture. It has also been shown that backscattering coefficients at nadir-looking angle from AltiKa over grounds and over water bodies can be similar.