Mesurer le rayonnement infrarouge de manière résolue spectralement à partir de satellites avec une très haute précision radiométrique constitue un besoin critique pour les futures missions de référence climatique. Pour les spectres de rayonnement infrarouge, il a été déterminé qu'une précision de mesure exprimée comme une erreur de température de brillance inférieure à 0,1 K est nécessaire pour la détection de tendances au-delà de la variabilité naturelle des signatures climatiques sur une décennie. Le “Space Science and Engineering Center” de l'Université du Wisconsin (UW-SSEC), avec le soutien financier du programme d'incubateur d'instrument de la NASA, a développé “l'Absolute Radiance Interferometer” (ARI). L' ARI est conçu pour répondre aux exigences nécessaires afin de réaliser des mesures de radiance absolue résolues spectralement à partir de l’espace, dans le cadre d’une mission de référence pour suivre les tendances du climat. Le défi dans le développement de capteurs infrarouges pour une telle mission est d'atteindre cette haute précision avec un design qui peut être qualifié pour le vol spatial, qui a une longue durée de vie et qui est relativement petit, simple et abordable. L’approche pour la conception de l’ARI fait usage de composants ayant un historique de vol spatial qui sont combinés en un ensemble fonctionnel pour tester les performances détaillées. La simplicité requise est réalisable en raison des grandes différences dans les exigences d'échantillonnage et de bruit par rapport à celles des sondeurs infrarouges de télédétection typiques pour la recherche ou les déploiements opérationnels pour la météo. L’aspect original de cet instrument et de cette thèse est donc la démonstration de l’atteinte de la haute précision radiométrique. Le but de cet effort est de démontrer avec succès la possibilité de telles mesures dans des conditions de laboratoire et de vide, sur un sous-ensemble de la gamme des températures de brillance attendues en orbite. Des progrès dans la compréhension de aspects instrumentaux des spectromètres ont été accomplis en lien avec la poursuite de cet objectif et sont également rapportés dans cette thèse. / Spectrally resolved infrared radiances measured from orbit with extremely high absolute accuracy constitute a critical observation for future climate benchmark missions. For the infrared radiance spectra, it has been determined that a measurement accuracy, expressed as an equivalent brightness temperature error, of 0.1 K confirmed on orbit is required for signal detection above natural variability for decadal climate signatures. The University of Wisconsin Space Science and Engineering Center (UW-SSEC), with funding support from the NASA Instrument Incubator Program (IIP), developed the Absolute Radiance Interferometer (ARI). The ARI is designed to meet the uncertainty requirements needed to establish a spectrally resolved thermal infrared climate benchmark measurements from space. The challenge in the infrared sensor development for a climate benchmark measurement mission is to achieve this ultra-high accuracy with a design that can be flight qualified, has long design life, and is reasonably small, simple, and affordable. In this area, our design approach for the Absolute Radiance Interferometer (ARI) made use of components with strong spaceflight heritage (direct analogs with high TRL) combined into a functional package for detailed performance testing. The required simplicity is achievable due to the large differences in the sampling and noise requirements for the benchmark climate measurement from those of the typical remote sensing infrared sounders for weather research or operations. The new aspect of the interferometer development is the ultra high absolute accuracy sought, and is the subject of this thesis. The goal of this effort is to successfully demonstrate this measurement capability under laboratory and vacuum conditions, over a subset of the range of equivalent earth scene brightness temperatures expected on-orbit. Advances in instrumental aspects have been achieved in the pursuit of this goal.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/25639 |
| Date | 20 April 2018 |
| Creators | Taylor, Joseph |
| Contributors | Genest, Jérôme, Revercomb, Henry |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxix, 190 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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