Quelques aspects de la radiométéorologie et de la radioclimatologie

QUELQUES ASPECTS DE LA RADIOM~,,TF, OROLOGIE ET DE LA RADIOCLIMATOLOGIE

par Pierre MISME Ing6nieur de la M6t6orologie *

SOMMAIRE. - - L'auteur traite successivement : le /euilletage atmosphdrique, la rd/raction et les bases de la radioclimatologie. On commence par montrer que les travaux /aits en France et au Royaume-Uni prouvent que l'atmosph~re doit gtre considgrge comme un milieu turbulent ~t l' intdrieur duquel existent en permanence des/euillets stables. On donne des ordres de grandeurs relati#" ~ ces derniers. Pour la rg/raction on indique la divergence de points de rue quant au choix du param~tre reprdsentati[ du phdnom~ne : ind ice de rd/raction ou gradient d'indice de rg[raction. On signale l'intgrgt du gradient gquivalent. On termine en mentionnant le rdle en radioclimatologie des paramdtres de

stabilit~ atmosphdrique en plus des paramdtres de rg[raction.

PLAN. - - I. Recherche d'un modile d'atmosphOre applicable aux m&anismes physiques provoquant la propagation t r a n s h o r i z o n . - II . l~tude des phgnomdnes de r$[rae t ion . - l I [ . Choix de paramdtres pouvant constituer une

radioclimatologie.

Concevoir un modble d'avion en ignorant l'a6- rodynamique ne viendrait pas h l'id6e d'un ing6- nieur sens6. I~tudier une liaison 61ectrique par fil sans se pr6occuper de la ligne serait une aberration. Cependant on rencontre d'excellents techniciens p~ur qui la connaissance de l'atmosph~re est un des probl6mes mineurs de la radio61ectricit6, bien que cette atmosph6re soit le seul milieu de propagation d'une information transform6e h grands frais en signal radio61ectrique. La radiom6t6orologie est l'6tude de ce milieu de propagation quant h ses aspects radio61ectriques. C'est de plus 1'6rude de l'atmosph~re par des proc6d6s radio61ectriques.

On n'envisagera ici qu'une pattie tr~s limit6e de la radiom6t6orologie : l'influence de l'atmosph~re sur la propagation d'ondes radio61ectriques de fr6- quences sup6rieures h celles qui sont influenc6es par l'ionosph~re. On s'attachera plus particuli~rement aux ph6nom~nes mis en jeu lors des propaga- tions transhorizon.

Plusieurs comit6s nationaux ont bien voulu nous faire connaltre leurs travaux relatifs hees questions et nous les en remercions. On a class6 ces contributions en plusieurs groupes.

a) Recherche d'un module d'atmosph~re applicable aux m6canismes physiques provoquant la propagation transhorizon.

b) t~tude des ph6nom6nes de r6fraction. c) Choix des param~tres dont l'6tude statistique

peut constituer la radioclimatologie.

I . ~ R E C H E R C H E

D ' U N M O D ~ . L E D ' A T M O S P H ~ . R E

A P P L I C A B L E

A U X M ~ . C A N I S M E S P H Y S I Q U E S

P B O V O O U A N T

L A P R O P A G A T I O N T B A N S H O R I Z O N .

Pour aborder ce sujet il peut 6tre fructueux de suivre la d6marche de la pens6e des chercheurs depuis une dizaine d'ann6es, et l'on verra ainsi

combien il faut de temps entre certaines constata- tions et l'61aboration d'un programme d'6tude pr6cis.

Depuis longtemps on connalt le rble des couches de grandes 6tendues engendrant la propagation guid6e, mais on salt ~galement que toute l'6nergie n'est pas conduite. On salt de plus que la perte de ce guide atmosph6rique n'est pas constante et que dans certains cas le ph6nom~ne est te!!ement peu net qu'il y a doute quant h sa nature. I~tant donn6 la dur6e du ph6nom~ne et son caract~re spectaculaire on l'a beaucoup 6tudi6.

D'autre part la notion d'atmosph6re soit enti~rement stratifi6e soit totalement turbulente est pour le moins simpliste, et il est curieux de voir les mgmes auteurs faire des hypotheses contradictoires dans des articles successifs.

Les sondages par ballons puis par r6fractom~tres ont mis en 6vidence l'existence fr6quente de couches de discontinuit6 d'un param~tre quelconque. Enfin, l'6tude de la pollution de l'atmosph~re par des d6- chets industriels, et le renouveau suscit6 par les re- tomb6es radioactives, l'6tude de la r6partition de la vapeur d'eau en altitude, du soufre et du gaz carbonique conduisent h admettre la pr6sence quasi permanente de zones de faibles 6paisseurs devant leurs dimensions horizontales, toutes ces dimensions 6rant tr~s variables dans le temps et dans l'espace. A l'int6rieur de ces zones les mouvements relatifs des particules sont tr~s faibles. Enfin l'analyse des fuctuations du champ h grande distance sugg~re l'existence de telles couches.

Depuis longtemps des th6oriciens ont admis l'existence de ces couches, et ont eu l'id6e de leur faire jouer un r61e sporadique ou permanent dans l'explication de la propagation transhorizon.

Cependant jusqu'h ces derni6res ann6es aucune recherche syst6matique n'avait 6t6 entreprise pour d6finir l'origine et les caract6ristiques de ces couches fugitives dont l'existence est presque universelle- ment reconnue, mais l'analyse inexistante.

* D6tach6 h la Direction du C. N. E. T.

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Fza. I . - Quelques renseignements sur les /euillets stables. a) Enrcgistremcnt d'un sondage vertical par radar (longueur d'onde de 10 cm), Le 6-8-59 de 1~ h 15 h 14 h 30 (d'apr6s

J. A. SAXTOr~). Les rep~res en ordonn~es correspondent h des hauteurs ~quidistantes de I km. Sur la photographie originale on distingue

un feuillet tr~s net seul visible sur ]a reproduction et un deuxi~me peu accentu~. Au cours des ~15 minutes d'enregistrement l 'alt i tude varie de I 500 m h I 800 m.

b) Photographie de nuages dons I 'Atlantique ~quatorial prise vers 2 000 m (d'apr~s les Air Force Cambridge Research Laboratories).

Ces nuages plafonnent sous une couche de discontinuit~ dont la formation est comparable h celle d 'un feuil]et de tr~s grandes dimensions. On distingue net tement los deux types d 'ondulations d~jh signai~es : les grandes longueurs d'onde correspondent aux oscillalions de la couche, les petites aux mouvements tourbillonnaires qui d~forment la surface. De [ 'organisation des petites irr~guIarit~s on peut d~duire qu' i l s 'agit de tourbillons de t~ENAnD.

C) Enregistrement de l ' inaice de r~fraction par r~fractom~tre au cours d 'un vol horizontal h I 500 m dons ]a r~gion parisienne (d'apr~s MISME). L 'avion a probablcment travers4 plusieurs lois le m~me fcuillet.

d) Schema de l 'atmosph~re au voisinage d 'un feuillet stable (d'apr~s MISME). Les hombres indiqu~s correspondent h l 'ordre de grandeur de ce que pourraicnt ~tre les valeurs m~dianes des diff~rents param~trcs indiqu~s.

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Les auteurs fran~ais leur ont donn6 le nom de ~c feuillet ~ pour les distinguer des couches dont les propri6t6s sont comparables mais fi une 6chelle route diff6rente. Pra t iquement , l ' investigation de ces feuillets a 6t6 entreprise depuis la derni~re Assembl6e de I'U. R. S. I., et au cours de cette p6riode deux groupes distincts de chercheurs au Royaume-Uni et en France ont fair porter leurs efforts sur cette 6rude. II est int6ressant de noter ici que ce n 'est qu 'a posteriori que ces deux groupes se sont communiqu6 leurs r6suhats, et qu'ils ont constat6 que grande 6tait la similitude de leurs conclusions.

Depuis au moins quatre ans le Dr Saxton et son 6quipe ont mis au point un proc6d6 de sondage vert ical par radar dont la dur6e d ' impulsion est suffisamment faible pour met t re en 6vidence des feuillets d 'une 6paisseur sup6rieure h 30 m~tres. Ce proc6d6 est cont inuel lement am61ior6. Actuellement on peut suivre le d6placement vert ical d 'un feuillet pendant une longue dur6e. La m6thode ne permet pas encore de connaltre la r6part i t ion de l 'indice de r6fraction, mais l 'analyse de l ' intensit6 de l'6cho pourrai t probablement renseigner sur la valeur du coefficient de r6flexion. Cette m6thode exp6rimen- tale est irr6prochable, et dolt permet t re de confirmer certaines th6ories ou d'aiguiller le raisonnement vers des 6tudes nouvelles.

D 'un autre c6t6, en France, les techniciens du C. N. E. T. ont abord6 l 'analyse the rmodynamique de ces feuillets ~ par t i r de mesures obtenues par r6fractom~tre et sondages par avions, ballons et planeurs.

Si on 6tudie la composit ion chimique de l 'air on s 'apergoit qu 'en valeur moyenne le long d 'une verticale le rappor t en masse des diff6rents const i tuants n'est pas constant ; l 'oxyg~ne ou l 'azote contenus dans I kg d 'air sec repr6sente des masses constantes, mais non la vapeur d'eau. Cette derni~re, plus 16- g~re que l 'air, a son origine sur terre (oc6ans et v6g6- tation). Or, en dehors des pr6cipitations, son rappor t en masse h l 'air qui la cont ient diminue avec l'al- t i tude. I1 dolt donc exister des feuillets f re inant sa diffusion vers le haut. A par t i r de cette consta- ra t ion et ~ l 'aide de raisonnements thermodyna- miques classiques, on arrive h la conclusion sui- van te :

- - l ' a t m o s p h ~ r e est un milieu de turbulence va- riable ~ l ' int6rieur duquel existent des feuillets stables. La var ia t ion de leurs dimensions horizontales et verticales n 'est pas connue, non plus que le spectre de la diff6rence d'indice entre la base et le sommet. On peut cependant fournir d 'autres pr6cisions.

Le feuillet r igoureusement plan n 'existe pas. Deux types de mouvements d'origine diff6rente le d6forment cont inuel lement : d 'une par t des oscil- lations h grande ampli tude d 'une longueur d 'onde de l 'ordre de quelques kilom~tres. L'origine en est l '6coulement de l 'air sur le relief, ou la diff6rence de vitesse d '6coulement des masses d'air superpos6es.

F. DU CASTEL, P. MISME, A. SPIZZICHINO ET J . VOGE [ANNALES DES TI~LI~COMMUNICATIONS

Ce ph6nom~ne tr~s connu est utilis6 en vol h voile sous le nom de ~ vol d 'onde ~. I1 semble que les dimensions horizontales des feuillets ne soient pas li6es directement ~ la longueur d 'onde de cette oscil- lation, l 'ampli tude du mouvement est de l 'ordre de quelques centaines de m~tres au maximum. Ce ph6nom~ne est tr~s visible sur certains enregistre- ments obtenus par le Dr Saxton.

D'autre par t les surfaces inf6rieures ou sup6rieures des feuillets sont d6form6es par des mouvements de turbulence dont les plus fr6quents sont probablement dus au m6canisme des tourbillons de Be- nard. Bien que ce ph6nom~ne ait 6t6 tr~s 6tudi6 il semble que seule une 6rude stat is t ique puisse le d6peindre. Certains nuages qui plafonnent sous un feuillet pr6sentent par fa i tement bien ces deux types d 'ondulations.

Par une m6thode th6orique, on peut approcher le calcul des dimensions horizontales des feuillets et l '6paisseur des irr6gularit6s de surface.

En admet tan t q u ' u n feuillet existe, il persistera dans la mesure o5 l 'organisat ion des particules qui le composent se conservera. On in t rodui t ainsi la not ion de stabilit6 atmosph6rique. En consid6- rant que cette derni~re est bien repr6sent6e par la valeur moyenne du nombre de Richardson chaque alti tude, on t rouve que, dans le Nord de la France, les dimensions horizontales sont presque constantes jusque vers i2 km, puis sont muhipli6es par plus de 4 au-dessus.

On a signal6 ci-dessus que les irr6gularit6s de surface des feuillets 6talent cer ta inement provo- qu6es par les mouvements ver t icaux de la turbulence. La vitesse des particules d'air est inversement proportionnelle h la viscosit6 cin6matique. Si on prend comme r6f6rence l '6paisseur de la d6forma- t ion du feuillet au niveau de i 500 m, on t rouve que cette 6paisseur est de 0,4 h l0 km d 'a l t i tude et de 0,1 h i9 km dans la r6gion parisienne.

L'int6r~t de ces ordres de grandeur est de met t re en 6vidence la faible var ia t ion des caract6rist iques moyennes des feuillets dans les premiers kilom~tres au-dessus du sol, ce qui donne une valeur g6n6rale

routes les mesures faites par radar ou r6fracto- m~tre dans les basses couches de la troposphere.

Ainsi qu 'on peut le voir par ce bref expos6 l '6tude des feuillets stables est loln d '6tre termin6e, I1 semble que l 'on doive main tenant abandonner le sch6ma de l 'atmosph6re exclusivement stratifi6e au meme t i t re que celui de l 'atmosph~re entiSre- ment turbulente. Une synth~se entre les deux modules doit gtre n6cessaire, et les Latins ne disaient-ils pas d6j~ : in medio star ~,irtus.

I I . ~ ~ . T U D E D E S P H ~ . N O M ~ . N E S D E B]~FRACTION.

I1 y a plus de dix ans, les ph6nom~nes de r6frac- t ion et leur calcul semblaient d6fini t ivement acquis. La loi de Descartes et les no~ions de g6om6trie qui sont utilis6es dans ce cas sont au-dessus de tou t

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t. 15, n ~ 11-12, 1960]

soupcon, et cependant depuis quelques ann6es on voit se former deux 6coles s6par6es par le choix des paramgtres h prendre en consid6ration, ce qui confirme qu'en physique la certitude est changeante. Nous allons essayer de r6sumer les diff6rents ar- guments avanc6s.

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CONTRIBUTIONS FRANqAIBES A LA COMMISSION II DE L~U. R. S . I . t6 /23

services dans le pass6, et elle est entre autre h rori- gine de la Terre de rayon 6 /3 . Cependant mgme avec cette simplification on ignorait la valeur de AN pour la majorit6 des r6gions du globe. De plus les valeurs de AN 6tant d6duites de radiosondages effectu6s une ou deux fois par jour ~ heure fixe par

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c d Fia . I I . - E, ldments du calcul de la r~/raction.

a) Corr61ation entre Nsol et AN h 0300 et I 500 T U pour une p6riode de 8 arts (d'apr6s B. BEAN). b) Variations annuelles des moyennes mensuelles de 2( s e t de A N h Dakar et pr6s de Paris. (D'apr6s F. DU CASTEL et

P. MIs~E). c) Exemple de variation non exponentiel le du gradient en fonctlon de l'altitude. Moyenne avril h Niamey (Niger) (d'apr6s

P. MisMlz). Les ordonn6es sont gradu6es en km et les abscisses en N/kin. (d) Variations annuelles du gradient 6quivalent/t Niamey (Niger) pour diff6rentes longueurs de liaisons (d'apr6s P. MISME).

Le calcul de la courbure d'un rayon dans une tranche d'atmosph~re de plusieurs kilom~tres d'6pais- seur n6cessite en route rigueur la connaissance du gradient d'indice de r6fraction en chaque point de la trajectoire du rayon. Malheureusement il est impossible sauf quelques rares exceptions d'obte- nit cette pr6cision et l 'obtiendrait-on que ron strait effray6 par la complexit6 des calculs. On a alors simplifi6 le probl~me et accept6 que la distribution du gradient d'indice 6tait repr6sent6e par la diff6- rence d'indice (AN) entre les hauteurs de I 000 m et le sol. Cette simplification a rendu de grands

des services m6t6orologiques, la variation journa- li~re de ce param~tre est peu connue.

Certains auteurs ont alors eu l'id6e de rechercher syst6matiquement s'il existait une corr61ation entre cette valeur de AN et un param~tre mesurable au sol ; ils ont choisi rindice de r6fraction. Plusieurs milliers de mesures ont 6t6 analys6es. Ces mesures provenaient de tr6s nombreuses stations apparte- nant h quelques climats diff6rents. Le r6sultat en a 6t6 heureux puisque le coefficient de corr61ation entre Nsol et AN d6passe 0,9.

Afin de confirmer l'int6r~t de ce r~sultat les au-

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17/23

teurs ont entrepris deux types de v6rifications �9 le calcul de la courbure d 'un rayon, et cetui d 'une variat ion d'affaiblissement de transmission dans une propagation transhorizon.

Dans les deux cas les v6rifications 6talent bonnes, et parfois m~me les r6sultats obtenus h l 'aide de Nsol 6talent plus proches de la r6alit6 que ceux obtcnus par l 'emploi de AN. Pour diminuer les erreurs r6siduelles, les m6mes auteurs ont, par la suite, combin6 la valeur de l'indice au sol et du gradient d'indice dans les tr~s basses couches.

I1 semblerait donc qu 'une simplification impor- tante ait 6t6 apport6e h la connaissance de l 'atmosphere. Malheureusement dans les domaines de la g~ophysique la "g6n6ralisation de r6sultats est sou- vent d61icate.

Un autre groupe de chercheurs n'a pas 6t6 con- vaincu par le raisonnement ci-dessus et lui a fait des critiques que l 'on peut ainsi r6sumer.

La corr61ation AN, Nsol a 6t6 obtenue en consi- d6rant une population globale form6e de populations primaires. Chaque population primaire 6tant l 'ensemble des couples de valeurs AN, Nsoj carac- t6ristique d'une station. Pour que la valeur de la corr61ation totale soit applicable h une zone g6o- graphique limit6e, il faudrai t que la population primaire correspondante puisse ~tre consid6r6e comme un 6chantillon valable, c'est-h-dire que la probabilit6 d 'obtenir une valeur particuli~re Ni soit la mgme que pour la population globale. Ceci est impossible :dans les populations globales Nsol varie dans des limites plus 6tendues qu'h l 'int6rieur de chaque population primaire. Le coefficient de cor- r61ation AN, N~ol applicable h une population primaire est donc diff6rent du coefficient signal6 pour la population globale (en r6alit6 il lui est in- f6rieur) : on a fair une statist ique sur un ensemble qui n'est pas homog~ne. I1 aurait fallu constituer des ensembles de populations primaires comparables, par exemple climat temp6r6 maritime, climat conti- nental froid, climat mari t ime chaud etc.., et calculer pour chaque ensemble le coefficient de corr61ation.

Les applications peuvent ~tre interpr6t6es en disant que sur 100 courbures calcul6es dans 100 stations prises au hasard, 95 par exemple seront exactes h + une erreur pr6d6termin6e, mais ces r6sultats ne peuvent pas traduire le fait que sur ~00 courbures calcul6es en un point quelconque 95 seront exactes h -r la m6me erreur. Ind6pen- damment de ce point de rue d'analyse statistique dont on pourra discuter ensuite, les adversaires de cette 6cole ont trouv6 un certain hombre d'exemples pour lesquels la corr61ation AN, Nsol 6tait syst6- mat iquement mauvaise. Ces exemples se si tuent particuli~rement dans les r6gions intertropicales. De plus des mesures d'affaiblissement de propaga- t ion dans l 'Atlantique 6quatoriale ont montr6 un affaiblissement tr6s faible dont l'origine est due une couche 61ev6e h fort gradient d'indice, cette couche n'est pas d6cel6e par la valeur de l'indice au sol. Des mesures comparables en Afrique 6qua-

F. D U C A S T E L , P. MISME# A. S P I Z Z I C H I N O E T J . V O G E [ANNALES DES T~L]~COMMUNICATIONS

toriale ont mis en 6vidence des variations oppos6es entre l 'indice au sol et le champ regu. La conclusion de cette deuxi~me 6cole est qu'il est illusoire de vouloir repr6senter les variations de l 'indice de r6frac- t ion en alt i tude par la seule connaissance d 'un point au sol.

Cependant on n'a pas le droit d'ignorer les excel- lentes v6rifications dont on a d6jh parl6. Un rappro- chement entre ces deux points de rue a d6jh 6t6 tent6 mais n'a pas abouti h la synth~se recherch6e.

On peut 6tudier l'indice de r6fraction sous la forme d 'une somme de nombres dont l 'un n'est fonc- t ion que de la densit6 de l'air. Appelons ces deux nombres le terme sec et le terme humide. La plus grande valeur du deuxi~me est obtenue en suppo- sant que l 'humidit6 est saturante. L ' importance relative du deuxi~me terme par rapport au premier est fonction de la temp6rature. De la r6partition des temp6ratures sur le globe on peut d6duire les zones pour lesquelles le terme humide est n6gligeable. Des conditions de climatologie compl~tent cette 6tude. Cette m6thode permet de conclure qu'il existe des zones off la variat ion de l'indice en fonc- t ion de l 'al t i tude sera bien repr6sent6e par une loi exponentielle. Le gradient sera donc exponentiel et on en d6duit que le gradient d'indice dans les basses couches est une fonction de l'indice au sol. Dans les autres r6gions on ne peut formuler aucune conclusion : il peut exister des zones h profil exponentiel mais aucune g6n6ralisation n'est possible. Malheureusement ces derni~res r6gions repr6sentent la plus grande 6tendue de la surface de la Terre.

De n ' importe quelle fa~on si l 'indice au sol est un param~tre jug6 insuffisant, on aurait tor t de vouloir consid6rer que le gradient mesur6 par la diff6rence AN = N1 000 - - No est un param~tre indiscutable.

En effet calculer la courbure d 'un rayon entre des altitudes variant de plusieurs kilom~tres ne saurait ~tre possible par la seule connaissance de AN. Une autre notion a 6t6 d6velopp6e, et il s 'agit du gradient 6quivalent.

Consid6rons une liaison entre deux points d'al- t i tudes tr~s diff6rentes. On observera une certaine courbure. Cette courbure pourrait 6tre la meme dans une atmosphere fictive h gradient constant. C'est ce gradient que l 'on appelle le gradient 6quivalent. Autrement dit le gradient 6quivalent est une carac- t6ristique de l 'ensemble atmosphere-liaison et non pas de l 'atmosph~re seule.

Si dans le m~me climat on consid~re deux liaisons transhorizon de longueurs diff6rentes, la plus longue correspondra aux cc volumes communs )) les plus 61ev6s. L'6nergie 6raise aura rencontr6 des couches d'atmosph~re de gradient de plus en plus faible, donc le gradient 6quivalent sera plus faible pour une liaison longue que pour une liaison courte.

On a calcul6 cette quanti t6 pour quelques r6gions diff6rentes. On constate en particulier, ce qui s'ex- plique facilement, que la variabilit6 du gradient 6quivalent diminue lorsque l ' ah i tude augmente. On a v6rifi6 ceci sur deux liaisons align6es Paris-

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t. 15 , n ~ C O N T R I B U T I O N S F B A N g A I S E S A L A C O M M I S S I O N I I D E L ' U . R . S . I . 18/23

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d FIG. III . - - Quelques paramhtres de la radioclimatologie.

a) Influence de la stabil i t6 a tmosph6rique sur la stabili t6 de l 'affaiblissement de propagat ion (d'apr6s P. MISME et A . S P I Z Z I C H I N O ) .

Des corr61ations semblables ont 6t6 6tablies pour 850 et 471 Mc/s. Les ordonn6es sont proportionnelles au t ravai l n6ces- saire pour 61ever I g d 'a ir du n iveau 500 m au niveau 2 000 m.

b) Variat ion diurne pour le m6me climat, la mgme fr6quence, le m~me 6metteur , mais pour des t ra jets de longueurs diff6rentes. On constate que le t ra je t le plus long correspond h la plus faible ampl i tude de var ia t ion diurne. Ce ph6no- m~ne est par fa i tement bien expliqu6 par l 'ut i l isat ion du gradient 6quivalent.

c) Variat ion de la loi en fr6quence en fonction du hombre de Richardson (d'apr6s R. BOL~IAr~O). d) Les zones hachur6es correspondent aux zones off le mod61e exponentiel est applicable toute l 'ann6e en valeur moyenne

m e n s u e l l e (d'apr~s P. MISME).

Poitiers et Paris-Arcachon. La variati6n diurne Paris-Arcachon (500 kin) est beaucoup plus faible que celle de Paris-Poitiers (230 kin). D'autre part sur une liaison proche de Brazzaville (Congo) la variation de l'affaiblissement de transmission est bien repr6sent6e par le gradient 6quivalent alors que l'indice au sol ou la valeur AN sont incapables de le faire. I1 semblerait que cette notion simple m6riterait d'etre plus 6tudi6e.

III. ~ CHOIX DE PAI~AMI~.TRES POUVANT CONSTITUER

UNE RADIOQLIMATOLOGIE.

Si on devait expliciter le mot de radioclimatologie, on pourrait dire que la radioclimatologie est l'6tude de la r6partition spatiale et temporelle des para- m~tres pris en consid6ration en radiom6t6orologie.

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i9/23

On soup~onne ainsi l '6tendue de cette science, aussi nous devons nous contenter de traiter sommaire- ment ce probl~me. On consid6rera ici simplement quelques aspects des deux probl~mes suivants :

a) la r6fraction ; b) l 'affaiblissement de propagation dans les liai-

sons transhorizon. Nous avons vu pr6c6demment qu'il n 'existait

pas d'accord au sujet du meilleur param~tre sus- ceptible de d6crire la r6fraction.

Si on accepte que la variat ion verticale de Fin- dice est une courbe exponentielle, l'indiee au sol est repr6sentatif de la courbure des rayons. Afin d'65miner la d6croissance de l'indice en fonction de l 'alt i tude, il est normal de corriger la valeur de l'indice au sol d 'une quanti t6 fonction de l 'a l t i tude de la station. On peut obtenir ainsi relat ivement facilement une r6parti t ion mondiale de No.

Mais on a mis en 6vidence par des exemples pr6- cis et par une explication th6orique acceptable que la valeur de l'indice au sol n'est pas syst6matique- ment repr6sentative de la r6fraction. Aussi le doute subsiste quant h l 'int6r~t de Nso~ et la possibilit6 de le corriger d 'une quanti t6 permet tant d 'obtenir No. Un travail t endant h montrer cette possibilit6 a 6t6 faite aux l~tats-Unis d'Am6rique, mais par suite de la localisation g6ographique des stations, ce travail n'est pas probant. Par ce simple exemple on volt d6jh surgir une difficult&

Le gradient 6quivalent, tel qu'il a 6t6 d6fini ci-dessus, est une grandeur indiscutable, mais son calcul 6tendu au monde entier repr6sente un gros travail. Cependant y a-t-il urgence ? Les autres branches de la g6ophysique sont-elles plus avan- c6es ? Ce n'est pas 6vident. Si pour des besoins industriels, commerciaux ou administratifs certains groupements veulent constituer des cartes mondiales nous ne pouvons que les aider tout en leur faisant part de nos doutes. L'U. R. S. I. a l e temps de r6- fl6chir. Notre Union se dolt de n'envisager que l'aspect scientifique des questions et route pr6cipita- t ion dans ce domaine ne pourrait que nuire h la qualit6 de son travail. La certitude n'est pas une preuve en logique formelle, seule l 'accumulation des r6sultats et la rigueur des raisonnements peuvent servir de base h une discussion semblable.

Le probl~me de la r6fraction est bien d6fini par le choix de la r6partition du gradient d'indice et 6ventuellement par les simplifications que certains acceptent. A c e sujet il est int6ressant de noter le gros travail qui a 6t6 fourni par certains pays ou organismes internat ionaux pour constituer des cartes de variations de AN ou N 0. Par contre le ph6nom~ne de propagation h grande distance ne peut pas 6tre limit6 aux probl~mes de r6fraction. Quelle que soit l 'explication th6orique que l 'on envisage on met en 6vidence deux param~tres dont l 'un est li6 h l 'angle r6el sous lequel se coupent les rayons des 6metteur et r6cepteur, l 'autre au m6ca- nisme physique responsable de la propagation.

Les questions angulaires ne sont qu 'un aspect du

F. DU CASTEL, P. MISME~ A. S P I Z Z I C H I N O ET J , VOGE [ANNALES DES TI~LI~COMMUNICATION$

ph6nom~ne de r6fraction que l 'on vient d'aborder. Aussi n'est-il pas surprenant de constater de bonnes corr61ations entre l 'affaiblissement de propagation et le gradient d'indice de r6fraction ou mieux le gradient 6quivalent, mais le coefficient de propor- tionnalit6 entre les variations de l 'affaiblissement et celles du gradient ne semble pas fixe.

On a signal6 d 'autre part que si pour une liaison donn6e les variations de l 'affaiblissement de transmission et du gradient d'indice 6talent bien corr6- 16es, il n'en est pas de meme lorsque l 'on compare des liaisons dans des climats diff6rents.

I1 serait int6ressant de confronter nos exp6riences h ce sujet. I1 est probable que les impr6cisions ainsi relev6es proviennent des modifications des ph6no- m~nes de diffusion, r6flexions partielles ou autres responsables de la transmission de l'6nergie.

II est n6cessaire d'6tudier la variat ion des ~16- ments de mati~re, que ce soient des feuillets ou des cellules turbulentes.

On peut aborder ce probl~me de deux mani~res diff6rentes qui d'ailleurs se rejoignent. Ou bien on 6tudie exp6rimentalement la variation d 'un spectre de turbulence, ou bien on mesure un param~tre atmosph6rique li6 h cette turbulence, ce dernier param~tre se ra t tachant h la notion de stabilit6. Les questions de turbulence ont 6t6 6tudi6es par Herbstreit.

Pour la stabilit6 atmosph6rique on peut envisa- get deux m6thodes. La premiere qui a 6t6 utilis6e en propagation consiste h mesurer le travail n6ces- saire pour 61ever une masse unit6 d'air d 'un niveau h u n autre. D'autres auteurs ont pr6f6r6 post6rieure- ment utiliser le nombre de Richardson. Ainsi qu'on l 'a montr6 d 'autre part la variat ion de ce hombre conduit h une bonne description du feuilletage atmosph6rique.

Dans les deux cas on trouve de bonnes corr61a- tions entre certaines caract6ristiques de la propagation transhorizon et les param~tres de stabilit6. I1 semblerait qu'il soit utile de compl6ter les 6tudes actuelles de radioclimatologie par des analyses sys- t6matiques de l 'un ou l 'autre de ces param~tres ou 6ventuellement d 'at t i rer l 'a t tent ion des services m6t6orologiques sur l 'int6r6t qu 'y trouveraient les radio61ectriciens.

En terminant cet expos6 nous nous permettons de faire quelques remarques. Vous avez pu constater que malgr6 des colloques in ternat ionaux fr6- quents et une presse scientifique pl6thorique les diff6rents sujets trait6s conduisent presque toujours

des opinions scientifiques tota lement diff6rentes. On a l 'impression que la r6alit6 physique rev6t

des aspects variables et que chacun de nous n'en a d6couvert qu 'une faible partie. Nous avons tous travaill6 de nombreuses ann6es sur des probl~mes qui nous sont chefs, et nous ne croyons pas qu'en quelques heures nous puissions changer d'avis. Par contre, et c'est lh mon vceu le plus chef, nous pensons que notre discussion sera profitable si chacun de nous essaye de juxtaposer h son optique

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t. 15, n~ CONTRIBUTIONS FRAN~AISES A LA COMMISSION II DE LgU. R. S. I. 20/23

personnelle eelle d 'autrui . Nous obtiendrons ainsi peut-gtre une rue d 'ensemble de eette fameuse v6rit6 qui nous 6chappe chaque lois que nous avons l ' impression de la saisir.

Manuscri t refu le 8 novembre 1960.

B IBLIOGRAPHIE

Pour &ablir ce court expos6 l 'auteur a consult6 un tr~s grand nombre de documents. D'autre part les eomit6s nationaux ont publi6 des bibliographies impor- tantes h l'oeeasion de leur rapport.

On a limit6 ei-dessous la bibliographic, par ehapitre trait6, au nom (par ordre alphab&ique) et au pays d'originc de quelques auteurs. Plusieurs de eeux-ci ont 6erit de nombreux m6moires originaux. D'autre part bien des auteurs n'ont pas 6t6 eit6s, qu'ils veuillent bien

accepter nos excuses. Nous pensons que le lecteur pourra ainsi retrouver les articles susceptibles de lui apporter une documentation suppl6mentaire.

I. P. BECX~ANN (TcMcoslovaquie). K. Bl~ocr:s (Allemagne). H. Frms, A. C~AW~ORV, D. Hocc (U. S. A.). L. KLrNCER (Allemagne). P. MIS~E (cn collaboration avec F. DU CASTEr, J. VOGE et A. SvIzztcHIr~o) (France). J. SAXTON (Royaume-Uni).

II. K. AKITA (en collaborationavec K. HrRAo)i(Japon) W. AMENT (U. S. A.). B. BEAN (U. S. A.). P. MISME (France).

III. B. BEAN (U. S. A.) R. BOLGIANO (U. S. A.). A. MAENrIOUT (Belgique). P. MISME (France).

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Documents

Quelques aspects de la radiométéorologie et de la radioclimatologie