L’altimétrie spatiale a été conçue et développée depuis le début des années 1970 pour mesurer la hauteur dynamique de l’océan et sa variabilité à l’échelle globale des bassins océaniques. La plupart des altimètres en vol aujourd’hui sont appelés altimètres conventionnels.

Un nouveau concept d’altimètre, appelé altimètre Doppler, a été proposé par Raney en 1998. Ce concept utilise l’information Doppler le long de la trace pour réduire la taille de la tache radar au sol par rapport à l’altimétrie conventionnelle (de quelques km à 300m le long de la trace du satellite permettant d’atténuer la contamination des échos de mer par les terres avoisinantes et de mieux restituer la hauteur d’eau sur des surfaces hétérogènes). Il permet en outre de réduire le bruit de speckle grâce au schéma de traitement multi-look inhérent à l’altimétrie SAR. L’amélioration des performances de mesures altimétriques apportées par cette technique a été déjà largement démontrée et fait aujourd’hui l’unanimité dans la communauté scientifique. Ce nouveau concept a été implémenté en premier lieu sur le satellite CryoSat-2 (lancé en 2010) puis sur Sentinel-3A et -B (lancés respectivement en 2016 et 2018) et Sentinel-6A (lancé en fin d’année 2020) et tend à être utilisé sur toutes les nouvelles missions altimétriques (Sentinel-3C/D, Sentinel-6B, CRISTAL, Sentinel-3NG, Sentinel-6NG ...).

A ce jour, le traitement des mesures de l’altimètre Doppler tel qu’il est utilisé dans les segments sol n’exploite pas pleinement les capacités du mode SAR. Il y a aussi des anomalies de traitement qui restent à comprendre et corriger, notamment liées aux vitesses verticales des vagues de surface. Cette solution est de plus limitée en termes de résolution spatiale pour l’échantillonnage de plans d’eau de très petite taille (10-300m) présents sur glace de mer et continents. Pour répondre aux nouveaux besoins des utilisateurs, des traitements alternatifs ont été proposés par la communauté (par CLS, le CNES et autres partenaires) au niveau 1 (pour la formation des formes d’onde) mais aussi au niveau 2 (pour l’estimation des paramètres géophysiques) qui méritent d’être investigués dans le détail en évaluant leur impact sur la performance globale du système altimétrique.

CLS dispose déjà de plusieurs outils pour la caractérisation des performances de ces nouvelles méthodes, par le biais de simulateurs (permettant la génération de simulations représentatives d’observations satellitaires) ainsi que des prototypes de traitement innovant de données mesurées par les altimètres Sentinel-3 et Sentinel-6.

Les activités à mener consisteront à consolider l’approche théorique, à comparer les données réelles aux données de simulation, à adapter les méthodes de traitements proposés, et à les implémenter dans l’environnement informatique de CLS.

Les études auront pour but essentiellement d’analyser les mesures de la mission Sentinel-6. Cette mission met en œuvre pour la première fois un instrument SAR dans un mode qui permet d’appliquer un traitement de niveau 1 dit « Fully-Focused » ie exploitant l’ensemble des impulsions radar sur le temps d’illumination d’un point au sol pour augmenter la résolution des mesures le long de la trace jusqu’à la limite théorique (cad < 1 m).

L’apport de ce traitement a déjà été démontré sur différentes cibles notamment hydrologiques. Il s’agira de consolider ces résultats et mesurer l’amélioration de la qualité de ce traitement tant au niveau des biais absolus que des précisions de mesures et cela en fonction de la taille des cibles hydrologiques. Des comparaisons de performances seront réalisées entre les différents modes de la mission (mode dit conventionnels comme les missions altimétriques historiques ou mode SAR) et les différentes missions. Cette étude s’intéressera également à caractériser les performances de ce nouveau mode altimétrique sur glaces de mer, dans le but d’améliorer la détection des chenaux d’eau libre dans les régions polaires. Dans la perspective de la mission CRISTAL (qui exploitera simultanément les fréquences Ku et Ka dans différents modes de traitement), l’alternant pourra par exemple comparer les modes SAR de la mission Sentinel-6 et SAR-interféromètre de la mission Cryosat-2.

L’alternant sera donc amené à faire une bibliographie sur différentes missions, à comprendre les algorithmes appliqués sur chacune de ces missions (et éventuellement à proposer des améliorations), à traiter des mesures sur différentes cibles hydrologiques et sur glaces de mer, à comparer les résultats en synthétisant les principaux avantages / inconvénients des différents mesures, à exposer de manière claire (par exemple via un papier dans une revue à comité scientifique) les principaux résultats, à tirer des leçons de ces observations pour la mission CRISTAL.

En dernière année d’école d'ingénieur ou Master 2 scientifique, mathématique, statistiques vous êtes en recherche d'une alternance. 

Compétences requises :

• Intérêt marqué pour des travaux pluridisciplinaires (traitement du signal, instrumentation et technique spatiales, océanographie)
• Des notions de base du traitement SAR et/ou d’altimétrie spatiale serait un plus.
• Les traitements devront être réalisés en python dans l’environnement informatique de CLS et le travail sera effectué sous Linux
• Bonne capacité d’organisation : rigueur dans la gestion des données, la documentation du code et la rédaction de rapports d’analyses

Nous souhaitons intégrer à nos équipes des collaborateurs enthousiastes, passionnés et curieux. 

Enfin si vous êtes force de proposition, de solution, et que votre motivation est sans faille, alors n’hésitez plus, et rejoignez-nous !