Lidar ou radar

Si lidar et radar sont semblables sur le plan théorique, leurs capacités de détection sont bien différentes du fait de leurs longueurs d'onde très éloignées de part et d'autre de la distribution en taille des particules atmosphériques. La source laser émet un rayonnement visible à 532 nm et proche infrarouge à 1 064 nm, tandis que le radar fonctionne à 94 GHz, soit 3,2 mm.
Le lidar est ainsi capable de détecter avec précision le sommet des nuages et la base de ceux qu'il est capable de traverser, car au-delà d'une épaisseur optique de l'ordre de 3, le signal est trop atténué pour être mesuré. La base du nuage ne peut plus être détectée par le lidar qui manque également les couches éventuellement situées sous le nuage. Les mesures réalisées en ciel clair permettent de détecter les couches d'aérosols, la couche limite atmosphérique, et la surface dont l'écho est utile pour calibrer l'instrument.
À 94 GHz les micro-ondes pénètrent les nuages de glace quasiment sans atténuation. Le signal radar est sensible à la taille des particules à la puissance 6 : il ne verra donc pas les aérosols, et sera plus sensible aux nuages de glace qu'aux nuages d'eau liquide. Il détecte également les précipitations. Le radar discerne donc à la fois le sommet et la base des nuages, même épais, mais quand ils ne précipitent pas.

Par conséquent, les nuages fins et les aérosols sont la prédilection du lidar tandis que le radar est performant pour les nuages bas. La complémentarité de ces deux techniques explique pourquoi Calipso et Cloudsat vont voler en tandem, Cloudsat étant asservi en position à Calipso à moins de 15 secondes.

Profils lidar A gauche : mesures lidar effectuées de nuit à 532 nm par le lidar Lite embarqué à bord de la navette en septembre 1994 en région tropicale. A droite : simulation à partir des mesures de Lite de ce qu'observerait Calipso dans le cas de mesures diurnes.