Siffleurs, Ionosphère, Aéronomie, Magnétomètre, Tracé de rayon, Swarm, Foudre, Fréquences extremement basses, Physique spatiale

Les décharges de foudre, pendant les orages terrestres, produisent des impulsions électromagnétique à large bande de fréquences. Aux fréquences extrêmement basses (Extremely Low Frequency, ELF), une partie de leurs signaux se transmet dans l'ionosphère et y produit des ondes appelées siffleurs. Ceux-ci peuvent être détectées par satellite. En particulier, les satellites de la mission Swarm de l'Agence Spatiale Européenne (European Space Agency, ESA) enregistrent ces événements grâce au mode burst du magnétomètre scalaire absolu (Absolute Scalar Magnetometer, ASM) embarqué. Cette thèse a pour projet d'étudier ces signaux pour en déduire des caractéristiques des couches ionosphériques traversées par l'onde. Nous avons ainsi adapté la théorie de la physique de la propagation des ondes siffleurs dans l'ionosphère à la bande ELF. Trois modes de propagation ont ainsi pu être mis en évidence. Deux d'entre eux ont été observés dans les données de détection de la mission Swarm. Pour affiner cette étude, nous avons modélisé la propagation d'un de ces modes siffleurs grâce à un algorithme de tracé de rayons que nous avons développé pour cet usage. Les résultats de ce modèle montre un bon accord avec les observations de la mission Swarm. Il nous ont permis d'explorer en détail les caractéristiques et les spécificités de la propagation des siffleurs ELF. L'impact de la fréquence sur la géométrie de la propagation a été particulièrement étudié, notamment dans le cas des siffleurs équatoriaux. Enfin, en tirant parti de ces études nous proposons une nouvelle métrique pour évaluer l'ionisation de l'ionosphère traversée par un siffleur, appelée le TREC (Total Root Electron Content). La méthode de mesure utilise la dispersion des siffleurs ELF au cours de leur propagation à travers les couches ionosphériques, combinée à la modélisation du chemin de propagation par tracé de rayon, pour en déduire le TREC. Cette méthode de mesure est ensuite validée avec succès par comparaison avec des observations indépendantes du TREC au moment de la détection du siffleur, obtenues des mesures d'ionosondes pour la partie basse de l'ionosphère et de Swarm à l'altitude du satellite.