Contribution à l'estimation des précipitations tropicales : préparation aux missions Megha-Tropiques et Global Precipitation Measurement

Les precipitations resultent d'un phenomene atmospherique caracterise par une variabilite spatiale et temporelle forte. Cette variabilite dans la distribution des pluies et des evenements intenses a des impacts en hydrologie de surface (e.g. inondations) varies selon les regions du monde. Toute modification du climat tropical est associee a une modification du cycle de l'eau et de l'energie dans ces regions. Dans un contexte de changement climatique, il est donc important de developper des outils permettant d'estimer quantitativement les precipitations, a l'echelle du globe, a la fois sur les surfaces continentales et les surfaces oceaniques. Les travaux presentes dans cette these s'interessent a l'observation des precipitations depuis l'espace. En effet, la mesure des pluies necessite une densite d'observations elevee qui, sur l'ensemble des Tropiques, n'est accessible qu'a partir d'observations spatiales. Depuis plusieurs decades, les moyens satellitaires a disposition ont beaucoup evolue et offrent aujourd'hui une densite d'observations de plus en plus fortes. Grâce aux nouvelles missions deployees telles que Megha-Tropiques au sein de la future constellation GPM (Global Precipitation Measurement), on a acces a un ensemble de systemes d'observations qui amene a une densite accrue d'observations spatiales. L'estimation quantitative des precipitations n'etait possible qu'a l'echelle mensuelle, il est maintenant envisageable d'estimer la pluie par satellite a des echelles de temps de plus en plus fines. Cette these s'interesse aux echelles 1°/1-jour, echelle cle pour les etudes meteorologiques et hydrologiques. Il existe un large spectre de methodes d'estimations de precipitations par satellite, de qualite inegale. Dans un premier temps, une analyse des produits issus des developpements les plus recents montre que leur qualite a atteint un degre suffisant pour etre utilise de maniere quantitative aux echelles de temps pertinentes en meteorologie. Il apparait egalement qu'a ces echelles de temps, il est necessaire d'utiliser les estimations de cumul de precipitations conjointement avec leurs barres d'erreurs. Une nouvelle methode d'estimations de precipitations sur l'ensemble de la ceinture tropicale, appele TAPEER (Tropical Amount of Precipitation with an Estimate of ERrors), est donc developpee dans le but d'estimer des cumuls de pluie et leurs erreurs associees a l'echelle 1°/1-jour. Cette approche est fondee sur une methode de fusion de donnees de l'imagerie Infrarouge d'une constellation de satellites geostationnaires et d'estimations de taux de pluie issues de radiometres Micro-ondes d'une constellation de satellites defilant. Des techniques modelisations sont mises en oeuvre afin d'associer une erreur aux cumuls de pluie produits. Une investigation detaillee du bilan d'erreur de la methode TAPEER montre que les sources principales d'incertitudes sont liees a l'echantillonnage et aux biais systematiques sur les taux de pluie d'intensite moyenne. Une etude sur l'ete 2009 revele l'importance de l'utilisation de la barre d'erreur dans l'analyse de la distribution des pluies, en particulier pour les plus forts cumuls sur la ceinture tropicale