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Estimation de la ressource éolienne en mer à l'aide du satellite RADARSAT-2.

Bergeron, Thomas (2011). Estimation de la ressource éolienne en mer à l'aide du satellite RADARSAT-2. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 126 p.

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Résumé

L'estimation de la ressource éolienne en mer et en zone côtière est d'importance cruciale, alors que l'industrie éolienne migre progressivement vers l'éolien Offshore. Les données issues de satellites (diffusiomètre, micro-ondes passive, radar à synthèse d'ouverture (RSO) offrent une couverture spatiale bien plus grande que les bouées qui sont dispendieuses et clairsemées en mer. Le RSO, permet de travailler à haute résolution (~400 m) et est bien souvent l'unique source de données en zone côtière. L'avènement de RADARSAT-2 amène de nouvelles possibilités pour la cartographie des vents marins. Ce satellite est muni de plusieurs combinaisons de polarisations (HH W HV VH) qui peuvent toutes être utilisées pour cartographier la vitesse des vents. Ces polarisations ne sont pas sensibles de la même manière ainsi qu'aux mêmes phénomènes, ces distinctions seront étudiées plus en profondeur dans ce mémoire. D'autre part, l'approche développée à l'INRS (Choisnard, 2004; Ricard, 2005; Beaucage, 2008; Lessard-Fontaine, 2010), utilisait le diffusiomètre QuikSCAT, comme information sur la direction des vents. En septembre 2009, un bris à bord du satellite l'a mis hors service. Dans ce travail, nous innovons en calculant la direction du vent de manière endogène. La direction du vent est une entrée nécessaire pour calculer la vitesse avec les modèles géophysiques (GMF) CMOD, avec les polarisations HH et W. Dans un premier temps, des images ont été acquises dans le golfe du Saint-Laurent à l'emplacement de la bouée Mont-Louis. Différentes combinaisons de polarisations ont été testées. De plus, plusieurs rapports de polarisations ont été expérimentés, pour la polarisation HH, pour déterminer lequel est le plus approprié pour les données RADARSAT-2. Ensuite, l'algorithme des gradients locaux est testé pour obtenir la direction du vent directement à partir de l'image RADARSAT. Cet algorithme détecte les veines de vent qui se forment lorsque les tensio-actifs, la mousse et l'écume, sont alignées avec la direction moyenne des vents, sous forme de patrons linéaires à espacement périodique. Par la suite, une série de 17 images a été acquise dans le détroit d'Hudson, près du village Inuit de Quaqtaq. La vitesse et la direction des vents issues du RSO, sont comparées aux sorties du modèle GEM-LAM d'Environnement Canada. Au cours de cette étude, on tente d'automatiser la technique qui a été expérimentée dans le précédent volet. Pour ce faire, une méthode hybride est proposée, utilisant le diffusiomètre ASCAT, pour relever l'ambigüité de 1800 des gradients locaux et obtenir de l'information sur la direction à basse vitesse de vent. La qualité de la vitesse RSO est également estimée en zone côtière, pour les vents de terre et de mer. Les résultats obtenus dans l'étude du Golfe Saint-Laurent, démontrent que toutes les polarisations peuvent être utilisées pour retracer la vitesse de vent. La polarisation HH donne des résultats similaires et parfois meilleurs que la polarisation W. Le rapport de polarisation de Hwang et al. (2010) en HH donne les meilleurs résultats parmi les différents rapports de polarisation. La polarisation croisée (HV VH) ne peut être utilisée en dessous d'une vitesse de vent de 5 m/s. Finalement, l'étude du détroit d'Hudson démontre qu'il est possible d'utiliser la méthode des gradients locaux d'une manière pleinement automatique, avec des résultats cohérents. En ce sens, l'erreur quadratique moyenne (RMSE) est similaire que la direction provienne de GEM-LAM ou les gradients locaux, mais l'erreur est beaucoup plus systématique avec le modèle GEM-LAM. La méthode hybride donne des résultats cohérents et réduit la variabilité de la méthode des gradients locaux. Par contre, l'orbite descendante de RADARSAT-2 n'est pas très bien colocalisée avec l'orbite ASCAT, la méthode a seulement été utilisée dans 9 cas sur 17.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Bernier, Monique
Co-directeurs de mémoire/thèse: Chokmani, Karem; Lafrance, Gaëtan
Mots-clés libres: énergie éolienne; mer; satellite; vent; radar; cartographie; RADARSAT-2; gradients locaux; diffusiomètre ASCAT; vents en mer; polarimétrie; vitesse du vent; RSO; polarisation croisée; gradients locaux; rapport de polarisation
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 04 juin 2013 19:53
Dernière modification: 09 nov. 2015 21:52
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1380

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