Instruments au LMD
AEROCLIPPER
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AIRCORE
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BBOP
B-BOP (pour Balloon-Borne Ozone Photometer) est un instrument qui mesure l’ozone lors des vols de ballons pressurisés stratosphériques. Figure Bbop: Structure mécanique de l’instrument B-BOP intégrée sur la nacelle scientifique Zéphyr du projet Stratéole-2.
L’instrument a effectué ses premiers vols en 2010 pendant la campagne Concordiasi en Antarctique et a contribué aux premières mesures lagrangiennes du taux de destruction de l’ozone.
B-BOP est un photomètre UV qui travaille dans la bande de Hartley de l’ozone (à 250 nm). Le défi de l’instrument a été de le miniaturiser suffisamment pour le rendre compatible des contraintes des vols ballons pressurisés.
Référence :
- Schofield, R., L. M. Avallone, L. E. Kalnajs, A. Hertzog, I. Wohltmann, and M. Rex, First quasi-Lagrangian in situ measurements of Antarctic Polar springtime ozone: observed ozone loss rates from the Concordiasi long-duration balloon campaign, Atmos. Chem. Phys., 15, 2463-2472, 2015. DOI: https://doi.org/10.5194/acp-15-2463-2015
SAWPFHY
SAWfPHY (pour Surface Acoustic Wave frost-Point HYgrometer) est un instrument capable de mesurer la vapeur d’eau stratosphèrique. Figure SAWfPHY : Tête de mesure SAWfPHY refroidie par un élément Peltier.
Il a été conçu au laboratoire dans le cadre du projet Stratéole-2 pour étudier les échanges troposphère-stratosphère dans les tropiques. SAWfPHY a effectué son premier vol sous ballon pressurisé stratosphérique aux Seychelles en 2019.
L’instrument est un hygromètre à point de givre, utilisant des ondes acoustiques de surface pour la détection du condensat. L’élément sensible de SAWfPHY est développé par l’institut FEMTO-ST (https://www.femto-st.fr) à Besançon.
Figure SAWfPHY : Entrée d’air et radiateur de l’instrument SAWfPHY lors du premier vol aux Seychelles en 2019.
TSEN
L’instrument Tsen (pour Thermodynamic sensors) a été développé au LMD dans le cadre du projet Stratéole/Vorcore au tournant des années 2000. Figure Tsen : Sonde de température de 125 µm de diamètre utilisée par l’instrument Tsen.
Cet instrument est ainsi embarqué lors des vols de ballons pressurisés stratosphériques et fournit les mesures de pression et de température de l’air. Les données du Tsen sont utilisées conjointement avec les observations GPS effectuées à bord des ballons. Cet ensemble de mesures a notamment permis de documenter très précisément l’activité des ondes de gravité dans la stratosphère, que ce soit dans les régions polaires ou dans les tropiques.
L’instrument Tsen a constamment évolué depuis au gré des projets du laboratoire : Concordiasi en 2010, Stratéole-2 depuis 2019. Les mesures de pression sont maintenant obtenues avec une résolution temporelle de 1 Hz, permettant d’aborder les problématiques de turbulence atmosphérique.
Figure Tsen : Boîtier électronique ultra-léger de l’instrument Tsen réalisé au LMD.
Références :
- Hertzog, A., et al., Stratéole/Vorcore — Long-duration, superpressure balloons to study the Antarctic lower stratosphere during the 2005 winter, J. Atmos. Ocean. Technol., 24, 2048-2061, 2007. DOI: https://doi.org/10.1175/2007JTECHA948.1
- Hertzog, A., G. Boccara, R. A. Vincent, F. Vial, and Ph. Cocquerez, Estimation of gravity-wave momentum fluxes and phase speeds from quasi-Lagrangian stratospheric balloon flights. 2: Results from the Vorcore campaign in Antarctica, J. Atmos. Sci., 65, 3056-3070, 2008. DOI: https://doi.org/10.1175/2008JAS2710.1
- Podglajen, A., A. Hertzog, R. Plougonven, and N. Žagar, Assessment of the accuracy of (re)analyses in the equatorial lower stratosphere, J. Geophys. Res., 119, 11,166-11,188, 2014. DOI: https://doi.org/10.1002/2014JD021849
Observations au LMD
Ballons
Ballons
Le LMD développe des instruments innovants embarqués sous ballon pour étudier la dynamique de la couche limite (aéroclippers, ballons pressurisés de couche limite) ou de la stratosphère (ballons pressurisés ou ballons stratosphériques ouverts) et pour étudier la composition atmosphérique (sondage AirCore).
Lidar
LIDAR Le LMD a développé depuis les années 80 une expertise reconnue internationalement sur le sondage atmosphérique par laser.
La télédétection par laser ou lidar, acronyme de « light detection and ranging » ou « laser detection and ranging », est une technique de mesure à distance fondée sur l’analyse des propriétés d’un faisceau laser renvoyé vers son émetteur. Le LMD aborde les enjeux scientifiques de l’instrumentation innovante du lidar pour de nouvelles observations et études dans l’atmosphère sur les aérosols, la dynamique, les gaz à effet de serre en particulier aux interfaces troposphère-biosphère et intra-atmosphère avec des applications dans le climat et l’environnement. Les projets de recherche relient deux domaines de la physique: (1) le laser et l’optique (2) la physique et la chimie de l’atmosphère.
Le LMD développe depuis plus de 30 ans, des lidars Doppler pour la mesure du vent, des lidars à absorption différentielle pour la mesure de concentration de gaz (en particulier CO2, CH4), des lidars pour mesurer la fluorescence de la végétation permettant d’accéder à des variables clés du fonctionnement de la végétation en relation avec le cycle du carbone et de l’eau.
SIRTA
SIRTA Le SIRTA est un Site multi-instrumenté national dédié à l’observation de l’atmosphère, localisé à Palaiseau en région parisienne…
Il a été fondé en 1999 à l’initiative de l’Institut Pierre Simon Laplace (IPSL – Fédération de Recherche du CNRS) et de l’Ecole polytechnique pour fédérer les recherches (fondamentales ou appliquées) et les activités d’enseignement des laboratoires de la région parisienne dans les domaines de l’instrumentation et des mesures atmosphériques. Le SIRTA est un service de l’IPSL.
Le SIRTA est un outil de référence aux niveaux européen et international. Il regroupe et coordonne les instruments et compétences de dix unités de recherche (principalement IPSL, LMD, LATMOS, CEREA, LSCE ; mais également LISA, CNRM, LPC2E, IPGP, GEEPS, LIMSI). La finalité scientifique du SIRTA est d’apporter des outils innovants pour (1) comprendre et quantifier les effets des processus locaux sur les anomalies climatiques rencontrées fréquemment en région parisienne afin d’identifier des axes d’adaptation pouvant réduire ces effets ; (2) quantifier les impacts sur le climat régional des nuages de glace de haute troposphère formés par le trafic aérien ; (3) améliorer notre compréhension des processus pilotant les nuages bas et brouillard d’hiver qui impactent fortement le trafic et les nuages convectifs d’été pouvant créer des orages violents, afin de mieux prévoir et quantifier leur effets ; (4) caractériser précisément la nature des différentes sources d’aérosols rencontrés en région parisienne et leurs évolutions, pour apporter des contraintes précises aux décisions de réglementations futures de qualité de l’air ; (5) quantifier et caractériser précisément les rendements de systèmes de production d’électricité photovoltaïques et éoliens en conditions réelles, et développer des solutions pour les rendre plus adaptés aux besoins de consommation.
Spatiales
Le LMD non seulement exploite de nombreuses données spatiales…
Le LMD non seulement exploite de nombreuses données spatiales et propose des concepts pour de nouvelles missions, mais il poursuit une importante activité dans le développement d’instrumentation servant de prototype à des missions spatiales.