SAETTA (Suivi de l’Activité Electrique Tridimensionnelle Totale de l’Atmosphère) détecte et localise en trois dimensions le rayonnement électromagnétique émis par les décharges atmosphériques dans la bande VHF 60-66 MHz. Il offre ainsi une unique cartographie des éclairs et de l’activité électrique au sein des orages dans un rayon de 300 km par rapport au centre de la Corse. Ses observations sont utilisées pour l’étude de l’activité électrique et de ses liens avec les processus dynamiques et microphysiques en compétition au cœur de l’orage. Elles permettent aussi de valider des détecteurs spatiaux et terrestres et d’en exploiter de manière synergique les observations pour mieux comprendre les processus physiques à l’origine des éclairs.

Le réseau SAETTA est soutenu par le CNRS-INSU, le CNES et l’OMP via sa labellisation Instrument National d’Excellence (INE) et par la collectivité de Corse via le projet CORSiCA.

DESCRIPTION

Les éclairs émettent non seulement de la lumière et du son, mais aussi un rayonnement électromagnétique de large spectre. Les caractéristiques de ce rayonnement électromagnétique varient selon les composantes qui constituent l’éclair. Le rayonnement émis dans le domaine VHF existe durant les trois phases d’un éclair qui sont la phase des traceurs, la phase active et la phase de jonction. Ce rayonnement VHF est associé aux processus d’ionisation de l’air par les traceurs négatifs et les traceurs positifs. Les traceurs négatifs émettent par nature du rayonnement VHF d’amplitude plus grande et sont majoritairement localisés par SAETTA de fait de leur émission impulsionnelle.

Principe de mesure de SAETTA

Parmi les différentes techniques de localisation des éclairs, la méthode des différences de temps d’arrivée consiste à apparier des phénomènes impulsionnels détectés par au moins 4 détecteurs distants. Ces détections sont menées à haute résolution temporelle (~40 ns) avec une grande précision d’horodatage. Chaque impulsion est alors positionnée à l’intersection de plans hyperboloïdes sur chacun desquels se trouve la localisation potentielle de cette impulsion pour un duo de détecteurs. Pour SAETTA, un minimum de six stations est requis pour localiser en 4 dimensions (temps, latitude, longitude, altitude) chaque impulsion.

Description d’une station SAETTA

L’instrument SAETTA est constitué de 12 stations déployées en Corse. Chaque station est constituée d’une antenne VHF (détection des éclairs), d’un récepteur GPS (datation précise des événements), d’une antenne de télécommunication (suivi des stations et diffusion de données en temps réel), d’un boîtier électronique assurant la détection, la discrimination, le stockage sur site et le transfert en temps réel des enregistrements, et enfin de moyens en alimentation électrique (panneau solaire et batteries). Chaque station de SAETTA enregistre le signal électromagnétique et en stocke certaines caractéristiques sur des disques de stockage en local mais transmet via la téléphonie mobile des données dégradées mais suffisantes pour suivre en temps réel l’activité électrique en Corse et sa région.

Fonctionnement du réseau SAETTA

SAETTA fonctionne selon deux modes : un mode temps réel et un mode temps différé. Les données collectées en temps réel par les 12 stations de SAETTA sont transmises via Internet à un serveur dédié au Laboratoire d’Aérologie (Toulouse) d’où sont calculées les positions des décharges électriques avec un délai de 3 minutes. Le mode temps différé effectue les calculs de positions des décharges électriques à partir des données stockées sur à chaque station et récupérées après chaque visite d’entretien. Ce sont les données temps différé qui sont exploitées pour les analyses scientifiques.

Un exemple d’éclair intra-nuage

La figure 1 présente l’évolution temporelle de l’amplitude du signal VHF détecté par les 12 stations SAETTA durant environ 1,4 secondes. Ces différents signaux montrent la quasi continuité temporelle du signal émis par l’éclair. A noter que des seuils d’acquisition propres à chaque station compte tenu du bruit électromagnétique ambiant expliquent les différentes valeurs minimales de la puissance mesurées à chaque station.

La figure 2 présente l’éclair qui a été reconstruit à partir des signaux détectés par les 12 stations et présentés à la figure 1. Cet éclair est un éclair dit intra-nuage situé sur la façade orientale de la Corse. D’une durée de 1,4 secondes, il s’est déclenché à 11 km d’altitude, son traceur négatif s’est propagé dans la partie haute du nuage entre 10 et 12 km en s’éloignant du point de déclenchement sur une distance de plus de 30 km. Son traceur positif quand à lui s’est tout d’abord propagé vers le bas depuis la zone de déclenchement pour ensuite s’étendre horizontalement à 5 km d’altitude jusqu’à une distance de 20 km.