1

ATMOS: La plateforme mobile de l’IPSL pour l’observation

des processus physico-chimiques et du climat

J. Cuesta1, P. Chazette1,2, P. H. Flamant1, B. Bonsang2, D. Edouart1, L. Estevan1, F. Gibert1, V. Gros2, F. Marnas1,

J.-C. Raut1,2, J. Sanak2, C. Flamant3

1LMD 2LSCE/CEA 3SA

Institut Pierre Simon Laplace

2

Objectifs scientifiques :Etudes des processus physico-chimiques, de la qualité de l’air et

du climat: Aérosols, nuages et gaz minoritaires Dynamique atmosphérique Bilan radiatif Canopée végétale

IPSL « facility » Essentiellement pour les campagnes de terrain et/ouen complément des sites fixes

ATMOS“Atmospheric Mobile

ObServatory”

La plateforme de télédétection MOBILIS

“Moyens mOBIles de téLédétection de l’IpSl”

La station in-situSAMMO

“Station Aérosols et chiMie MObile”

Resp.: J. Cuesta, P. Chazette

Resp.: B. Bonsang, V. Groset futures collaborations

3

La plateforme mobile ATMOS :

MOBILISTélédétection active et passive

SAMMOCapteurs in-situ

En conteneur Longue durée

En ULM Aéroporté

En voiture Transect sol

En camion Durée moyenne

En 2005, LISAIRLISAIR Qualité de l’air (aérosols et gaz) dans la Mégapôle ParisienneEn 2006, AMMA AMMA Aérosols désertiques et Feux de biomasse au Sahel (Niamey)

Dynamique atmosphérique et aérosols au Sahara (Tamanrasset)En 2007, COPSCOPS Interaction aérosols et nuages précipitants dans les Vosges Validation de la mission spatiale CALIPSO

Déploiement d’ATMOS lors de Campagnes de terrain internationales et de Validation Satellite

4

Mini-Lidar TReSS

rétrodiffusion

• 532 nm //

• 532 nm

• 607 nm (R)

• 1064 nm

Photomètre solaire CIMEL

8 cannaux: 340, 380,440, 500, 670, 870, 936, 1020

nm

Télédétection Active:

Télédétection Passive:

Radiomètre IR

9.5-11 um

Pyranomètre

300-800 nm

Instrumentation de MOBILIS: TélédétectionInstrumentation de MOBILIS: Télédétection

Mini-LidarMobile LAUVA

rétrodiffusion

• 355 nm //

• 355 nm

(sécurité occulaire)

LidarLESAA

rétrodiffusion

• 355 nm //

• 387 nm (R)

(sécurité occulaire)

5

Anémomètre sonique

Diffusiomètres 880/920nm

Variables Météorologique

s

Analyses des filtresFluorecence X et ICP

Granulomètre optique0,15 < r < 10 um

Instrumentation de SAMMO: In-situInstrumentation de SAMMO: In-situ

Granulomètres aérosols:

Granulométrie par impaction (ELPI)0,03 < r < 10 um

Aethalomètre Carbon de suie

Coefficient de diffusion:

Néphelomètre TSI450, 550, 700 nm

Concentration de particules:

TEOM Masse PM25, PM10

Speciation chimique:

Chromatrographe Optique

CO, hydrocarbures C2-C6 , C5-C12

Sonde PTU

6

1. LISAIR: Qualité de l’air en région parisienne (1/3)

Impact en surface

1)1) Rétrodiffusion Rétrodiffusion apparente apparente

2) Rapport 2) Rapport de dépolarisation de dépolarisation indice de forme indice de forme

3) Rapport de 3) Rapport de couleurs (Angström) couleurs (Angström)

indice de taille indice de taille

Structure verticale des aérosolsCouche d’aérosols Sahariens

Aérosols parisiens dans la couche limite

Aérosols de feux de Portugal

[Cuesta et al., ILRC 2008]

26 Mai 2005 - Palaiseau

7

18 mai EF register EF (µg/m2/s) a.m p.m. a.m. p.m.

Rivoli 1620 1747 - - Traffic (vehicle/h) G. P. 4674 4624 - -

H (m) 550 1840 - -

PM10 0.18 1.6 0.7

(0.8) 0.5

(0.5)

BC 0.06 0.22 0.12

(0.12) 0.08

(0.07)

CO 22 45 27

(12) 22

(10) C3H6 (propene)

0.06 0.12 0.12

(0.05) 0.10

(0.04) C2H2 (acetylene)

0.24 0.24 0.13

(0.06) 0.11

(0.05) C6H 6 (Benzene)

0.034 0.15 0.15

(0.07) 0.12

(0.06) C8H10 (O-Xylène)

0.41 0.35 0.17

(0.08) 0.15

(0.07)

[Chazette et al., ILRC 2008]

Facteurs d’émission des polluants

Aérosols parisiens dans la CLA

Hauteur CLA

Csurface

Facteurs d’émission

18 Mai 2005 - Paris

1. LISAIR: Qualité de l’air en région parisienne (2/3)

8

1. LISAIR: Qualité de l’air en région parisienne (3/3)

Indice de réfraction complexe de l’aérosols

Lidar + Photomètre BER

Distribution en taille (Granulo)

Coefficient de diffusion (Néphèlo)

+

+mreél mimag

[Raut and Chazette, ACP 2007,2008]

Distribution en taille par couches

aérosols parisiens

dV/dlnr

aérosols

Sahariens

Lidar + Inversion Photomètre

[Cuesta et al., AO, 2008]

18 Mai 2005 Paris

16 Juillet 2005 - Palaiseau

Aérosols Sahariens

9

25 Juin 2006 - Tamanrasset

(1304 UTC)

1 km/h

HoggarHoggar AtlasAtlas

CLAS homogène et élevée + Cu au sommet

Dust updrafts > u*

Cloud downdrafts

Synergie avec

CALIPSO

GradientVertical

(Mini-Lidar au sol)(Mini-Lidar au sol)

(Lidar spatial)(Lidar spatial)

TransectNord-Sud

2. AMMA: Aérosols et dynamique au Sahara (1/2)

Cycle diurne de la couche

limite Saharienne

Répartition verticale des

aérosols Sahariens

[Cuesta et al., JGR, 2008]

10

La Tapoa Niamey« LAUVA » aéroporté sur ULM

(P. Chazette, J. Sanak)

Aérosols de feux de biomasse

Poussières désertiques

[Chazette et al., 2007]

α (km-1)

2. AMMA: Aérosols et dynamique au Sahel (2/2)

Caractérisation/répartition verticale de couches d’aérosols

BER (sr-1)

Aérosols de feux de biomasse

Poussières désertiques

11

3. COPS: Aérosols et précipitations dans les Vosges

Impact du

transport à longues

distances

Intrusion des

couches sèches

[Cuesta et al., Workshop COPS 2008]

[Flamant et al., Workshop COPS 2008]

Couche sèche

Aérosols sahariens

Aérosols sahariens

Front

Aérosols ruraux + urbains

Aérosols ruraux + urbains

12

3 voies élastiques (β)2 voies Raman N2

(α)

4. Développements en cours (1/2)

Lidar Mobile Multi-longueur d’onde:

Raman & Elastique

e.g. [Veselovskii et al., 2006]

Greenbelt, USA

+Profils verticaux de distribution en

taille

LESAA &

TReSS

1500 m AGL

1800 m AGL

13

Télémetrie précise de la surface

État de la végétation

(Collaboration avec Sylvie Durrieu, CEMAGREF)

En synergie avec une caméra 3 bandes :

4. Développements en cours (2/2)

Lidar Canopée

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Conclusions et perspectives• ATMOS, l’IPSL facility : MOBILIS + SAMMO

Plateformes mobiles polyvalentes et de haute performance pour les campagnes de terrain internationales (LISAIR, AMMA, COPS)

• Collaborations en cours et futures: CNRM (4M, A. Dabas, G. Pigeon) : dynamique atmosphérique / surface (déjà dans COPS) LSCE (RAMCES, M. Ramonet, I. Xueref) : flux CO2 couche limite / surface (projet CO2 MEGAPARIS) Projet AEROTROP « Réseau Aérosols Français », (P. Laj, M. Legrand) Synergie et Validation CETP pour radar doppler (A. Protat et A. Weill) LISA (B. Marticorena, P. Formenti?, MILEAGE?) LMD (Equipe FLUO VEGETAL)

• Déploiements en 2009/2010: Programme MEGAPOLI en région parisienne « Chantier Mediterranée » Projet FENNEC au Sahara