observations et études des aérosols atmosphériques par télédétection optique active lidar
DESCRIPTION
Cluster de recherche « Environnement ». Observations et études des aérosols atmosphériques par télédétection optique active Lidar. Alain Miffre, Maya Abou-Chacra, Aurélien Maréchal, Patrick Rairoux Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire (LASIM) UMR 5579. 29 mai 2008 AEI Toulouse. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Observations et études des aérosols atmosphériques par télédétection optique active
LidarAlain Miffre, Maya Abou-Chacra, Aurélien Maréchal, Patrick Rairoux
Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire (LASIM)UMR 5579
29 mai 2008 AEI Toulouse
Cluster de recherche « Environnement »
Objectifs
Observation à distance des aérosols urbains (Lyon, …) :
• Propriétés optiques: extinction, rétrodiffusion, albedo
• Estimation à distance de la concentration massique des aérosols.
• Estimation du flux massique d’aérosols du panache d’une ville/agglomération.
Sommaire
1. Rappel physique-technologique du lidar
2. Observations actuelles
3. Réalisation en cours
4. Perspectives
LIDAR1. Rappel : Technique Lidar
Lidar: Light detection and ranging
Détection a distance de l’interaction de la lumière laser pulsée avec l’atmosphère:
Résolution temporelle (dt= 20 ns)
Résolution spatiale élevée (3 m)
Interaction laser - atmosphère :
- Diffusion moléculaire - élastique ( com. Rayleigh)- inélastique Raman on N2, O2, H2O
- Diffusion particules/aérosols- élastique (Mie)
- Absorption : O3, NO2, SO2, COV,…, aérosols
Emetteur laser + Détecteur
Signature spectrale du signal lidarSignature spectrale du signal lidar
Mesure de rétrodiffusion laser d’une masse d’air à 1 km d’altitudeMesure de rétrodiffusion laser d’une masse d’air à 1 km d’altitude
H2O
N2
O2
Particlesblack body emission
Alti
tude
[m]
2. Observations actuellesDistribution spatio-temporelle des aérosols dans la couche limite urbaine Lyon-UCBL1, Mesures Lidar @ 355 nm
a =N(z) < σ > = d (z) cm(z) < σ > , hypothèse: densité massique des aérosols
Exploitation des mesures: - modélisation de la couche limite urbaine, - évaluation du panache d’émission de la ville, - évaluation des sources et puits des particules urbaines (couplage avec modèle de dispersion)
Signature spectrale haute résolution et de polarisation du signal Lidar moléculaireSignature spectrale haute résolution et de polarisation du signal Lidar moléculaire
Longueur d’onde du centre de la raie: 355 nm
3. Réalisation en cours
Détection Lidar multi-spectrale et de polarisation de la diffusion des aérosols
Objectifs:
- accéder aux modes principaux de la distribution de taille des particules.
- évaluer le rapport matière solide/ liquide des aérosols
- fonctionnement routinier (Station Permanente Lidar de Lyon)
KiKs
Kperp
Kpar
Détecteur Lidar multi-spectral et de polarisation
Estimation: signal Lidar sur signal fond de ciel.
Mise en fonction: juillet 2008
4. Conclusion et Perspectives
Mesure optique à distance:
• mesure rapide et très sensible (photons)
• mesure rapide de la distribution spatio-temporelle de la diffusion de la lumière
• estimation de la densité massique des particules
• estimation du rapport de phase (solide/liquide) des particules
• observation possible à long terme.
• observation dans les différentes couches de l’atmosphère
Perspectives
• Validation de la méthode: comparaison avec mesure ponctuelle aéroportée: AMS, SMPS.
• Développement méthodologique: estimation rapport aérosols organiques/non organiques, organiques/biologiques.
• Analyse géophysique des données et intégration aux réseaux nationaux