Aerosols’ Impact on Optical Satellite Transmission
Impact des aérosols sur la transmission optique par satellite
Résumé
Optronic sensors on board satellites are used for remote sensing and telecommunications, but are submitted to meteorological conditions and among them cloud cover and aerosols. Aerosol presence in the field of view could be one of the key factor limiting performances of these sensors. The goal of this study is to predict optical transmission of a satellite’s sensor due to aerosols with a Monte Carlo method. Geometrical and optical properties required to build the model are obtained from CloudAerosol Lidar with Orthogonal Polarization (CALIOP) measurements. Atmospheric scenes containing aerosols are generated and transmission spectra are obtained along the line-of-sight of a virtual satellite. To evaluate the impact of aerosols on the optical link, we computed the probability that the transmittance along the LOS is higher than a given threshold. Different areas are selected and relevant satellites configurations are investigated: geostationary, Low-Earth-Orbit, nadir view angle, or tilted view. Results’ discussion points out the impact of climates and environments but also the importance of the satellite instruments angle of view in the optical transmission between ground stations and satellites.
Les capteurs optroniques embarqués à bord des satellites sont utilisés pour la télédétection et les télécommunications, mais sont soumis aux conditions météorologiques et parmi elles, la couverture nuageuse et les aérosols. La présence d'aérosols sur la ligne de visée pourrait être l'un des facteurs clés limitant les performances de ces capteurs. L'objectif de cette étude est de prédire la transmission optique entre un satellite et le sol en présence d'aérosols avec une méthode de Monte Carlo. Les propriétés géométriques et optiques des aérosols nécessaires à la construction du modèle sont obtenues à partir des données du Lidar Caliop (Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization). Des scènes atmosphériques contenant des aérosols sont générées et la transmission est obtenue le long de la ligne de visée d'un satellite virtuel. Pour évaluer l'impact des aérosols sur la liaison optique, nous avons calculé la probabilité que la transmission le long de la LDV soit supérieure à un seuil donné. Différentes régions sont sélectionnées et les configurations satellites pertinentes sont étudiées : géostationnaire, orbite terrestre basse (LEO), vue nadir ou oblique. La discussion sur les résultats met en évidence l'impact des climats et des environnements, mais aussi l'importance de l'angle de vue des satellites sur la qualité de la transmission optique entre les stations au sol et les satellites.