Contribution d'un modèle 3D de tracé de rayons dans un milieu complexe pour la localisation de sources infrasonores
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Abstract EN:
Localisation of infrasound sources is a difficult task due to the large propagation distances at stake and because of the atmospheric complexity. In order to resolve this problem, one can seek as many necessary information as the comprehension of wave propagation, the role and influence of the atmosphere and its spatio-temporal variations, the knowledge of sources and detection parameters, but also the configuration of the stations and their global spreading. Two methods based on the construction of propagation tables depending on station, date and time are introduced. Those tables require a long source to station range propagation tool to simulate the propagation through a complex medium, which are carried out by WASP-3D Sph a 3D paraxial ray tracing based-theory tool integrating both amplitude estimation and horizontal wind fields in space and time. Tables are centred on the receptor. They describe spatial variations of the main observation parameters and offer a celerity, azimuth deviation, attenuation and return altitude are predicted and allow to build the tables. The latter help to identify detected phases and are integrated in an accurate localization procedure. The procedure is tested on case study where event specificities, propagation parameters and defined configurations are introduced. The accuracy and optimization of the localization are discussed. A validation study is presented regarding stations along a meridian to evaluate spatial, seasonal and daily variations for various atmospheric models.
Abstract FR:
La localisation de sources infrasons est une tâche difficile, en raison des grandes distances de propagation et de la complexité de l’atmosphère. La compréhension de la propagation des ondes, le rôle, l’influence et les variations spatio-temporelles du milieu, la connaissance des sources et des paramètres de détection, la configuration et la répartition des stations sont autant d’informations essentielles pour localiser. Deux méthodes de constructions de tables de propagations dépendant des stations, de la date et de l’heure sont introduites. Ces tables se basent sur des simulations par tracé de rayons WASP-3D Sph intégrant estimation de l’amplitude et prise en compte des champs de vents horizontaux, en espace et en temps. Les tables sont centrées sur le récepteur, elles décrivent les variations spatiales des principaux observables infrasons et offrent un instantané de la propagation atmosphérique dépendant de la distance entre source et récepteur pour toue phases simulées. Pour chaque rai, les paramètres : célérité, déviation d’azimut, atténuation et altitude de retour sont prédits et permettent de construire les tables, qui aident à identifier les phases détectées et sont intégrées dans un démarche précise de localisation. La procédure de localisation est testée sur des cas d’études, où spécificités des événements, paramètres de propagation et configurations utilisées sont introduites. La précision et l’optimisation de l localisation sont abordées. Une étude de validation des tables est présentée en considérant des stations situées le long d’un méridien pour évaluer les variabilités spatiales, saisonnières et quotidiennes pour différents modèles atmosphériques.