Geomagnetic and space weather variability modes in satellite data

Modes de variabilité géomagnétiques et de météo spatiale à partir des données satellites Ce travail porte sur l’anomalie de l’Atlantique Sud (SAA anglais). Nous avons étudié cette anomalie du champ magnétique principal à partir de données satellitaires afin de mieux connaître les différentes sources de ses variations temporelles. Nous avons appliqué l’analyse en composantes principales (PCA) à des données de flux de particules, de bruit d’un lidar embarqué et à des séries temporelles d’observatoires magnétiques virtuels - séries construites à partir de mesures satellitaires du champ géomagnétique. Les données de flux de particules proviennent de trois satellites de la série POES de la NOAA (POES 10, 12 et 15) ainsi que du satellite Jason-2 du CNES et de la NASA. Nous utilisons aussi le bruit affectant le lidar CALIOP du mini-satellite CALIPSO (CNES/NASA) comme substitut au flux de particules chargées heurtant ce satellite. Pour l’information géomagnétique, deux jeux de données d’observatoires virtuels construits à partir d’enregistrements des satellites CHAMP et Swarm ont été utilisés. Ces deux ensembles différents de données apportent des éclairages complémentaires sur l’anomalie de l’Atlantique Sud. L’analyse en composantes principales des données de flux de particules a permis de distinguer différents modes de variabilité, dus au soleil d’une part et au champ magnétique principal d’autre part. Le cycle solaire de 11 ans affecte à la fois le flux total de particules énergétiques à l’aplomb de l’anomalie de l’Atlantique Sud et leur distribution dans les différentes ceintures de radiation internes. Le champ magnétique principal, qui provient du noyau liquide de la Terre, est responsable d’une lente dérive de l’anomalie de l’Atlantique Sud et par ricochet de la région où il y a un flux intense de particules énergétiques. Une fois déconvolué le rôle du champ magnétique principal, on distingue deux composantes que l’on peut associer sans ambiguïté au cycle solaire. Sur des temps plus longs, nous avons finalement pu mettre en évidence une tendance dans le flux total de particules dans la région de l’Atlantique Sud. Peu d’analyses globales des modes de variabilité du champ interne ont été entreprises. Notre étude vise aussi à combler ce manque. L’analyse en composantes principales permet d’extraire jusqu’à trois modes d’origine interne et un mode annuel combinant contributions interne et externe. Ce dernier mode a une géométrie principalement quadrupolaire et zonale. Le premier des modes purement internes explique l’essentiel de la variabilité du champ et correspond à la variation séculaire moyenne au cours de l’intervalle de temps étudié. Il s’interprète principalement comme la variation de la partie du champ géomagnétique représentée par un dipôle qui serait de plus en plus décalé par rapport au centre de la Terre en direction de l’Asie du Sud-Est et qui serait aussi incliné par rapport à l’axe de rotation. Ainsi, ce simple modèle nous a été utile à la fois pour rendre compte du flux de particule au dessus de l’anomalie de l’Atlantique Sud et pour interpréter la variation du champ géomagnétique à l’échelle globale.