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.
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: |
Thèse
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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