Surveillance de la hauteur de l'ionosphère en utilisant les ondes TBF enregistrées par Demeter

Une étude récemment publiée (Toledo-Redondo, S., M. Parrot, and A. Salinas (2012), Variation of the first cut-off frequency of the Earth-ionosphere waveguide observed by Demeter, J. Geophys. Res., 117, A04321, doi:10.1029/2011JA017400) présente une nouvelle méthode de télédétection qui permet d'avoir accès de nuit à la partie basse de l'ionosphère, une région mal connue car trop haute pour les ballons et trop basse pour les satellites. Cette méthode utilise la fréquence de coupure transverse des ondes TBF de type sifflement qui sont observées par Demeter. Ces ondes dues aux orages atmosphériques se propagent dans le guide Terre - ionosphére mais elles peuvent s'échapper et être ainsi observées par un satellite. Elles présentent alors une fréquence de coupure qui est inversement proportionnelle à la hauteur du guide Terre - ionosphère (Figure 1). Demeter avait un mode survey qui calculait à bord le spectre du champ électrique dans la gamme TBF (0 - 20 kHz) tout autour de la Terre avec une résolution temporelle de ~ 2 s et une résolution fréquentielle de ~ 20 Hz. La fréquence de coupure a été automatiquement déterminée à partir des intensités spectrales et la hauteur de l'ionosphère a été étudiée en fonction des saisons et des années dans la période décroissante du cycle solaire. On a ainsi montré que la hauteur de l'ionosphère n'était pas la même au dessus des océans et des continents (Figure 2).

Figure 1 : Spectrogramme du champ électrique dans la gamme TBF entre 0 et 20 kHz le long d'une demi-orbite. Les éléments verticaux sont des ondes de type 'whistler' qui correspondent aux éclairs atmosphériques. On voit très nettement la coupure autour de 1.7 kHz.

Figure 2 : Cartes globales (en été pour le panneau du haut et en hiver pour le panneau du bas) qui montrent une variation saisonnière de la hauteur de l'ionosphère ainsi qu'une différence entre les océans et les continents. Les données dans les zones à hautes latitudes ne sont pas significatives car le bruit naturel est trop important et il masque la fréquence de coupure.