Abstract: Thèse de Dotorat, Université d'Orléans. Discipline: Physique des Gaz et des plasmas
La chaîne de radars à diffusion cohérente SuperDARN observe dans les régions polaires, les mouvements de convection du plasma ionosphérique qui sont induits par les interactions Soleil-Terre. Le premier objectif de ce travail est de mettre en place des outils permettant l'étude des structures fines se développant dans la convection ionosphérique. Deux thèmes complémentaires sont développés : – L'application d'une théorie de la diffusion collective permet d'extraire des paramètres (temps de cohérence, coefficient de diffusion) caractérisant la turbulence micro-échelle (L?15 m) donnant naissance au signal enregistré par les radars. On utilise ces paramètres pour séparer différents régimes de turbulence, pour mettre en valeur des zones de transfert d'énergie entre l'ionosphère et la magnétosphère. – La deuxième direction consiste à mettre en place une méthode d'analyse permettant de construire des cartes vectorielles de vitesses qui optimisent la résolution de base du radar (L?45 km). Une telle méthode doit faire face à des difficultés propres aux radars utilisés, à savoir une localisation incertaine de la mesure, introduite par l'utilisation d'une onde haute fréquence (HF), et une dépendance des vecteurs entre eux due à la forme des volumes analysés. Ces problèmes sont résolus par une étude détaillée sur la propagation des ondes HF et sur la localisation des mesures, puis par la mise en place d'une méthode d'analyse spectrale haute résolution performante qui augmente la quantité d'information déduite d'une seule donnée radar. Cette méthode de cartographie à haute résolution a permis de mettre en évidence dans les données SuperDARN, des structures caractérisées par une très forte divergence des vitesses, qui sont en contradiction avec l'hypothèse largement admise d'un mouvement sans divergence. L'ensemble des caractéristiques macro-échelles (45 km) et micro-échelles (15 m) de ces structures, conduit à une interprétation en termes de démagnétisation locale et temporaire des ions du plasma dans l'ionosphère aurorale. Cette étude se termine par la proposition de mécanismes capables de reproduire ces observations.