La Campagne MORGANE - Université de La Réunion

 La Campagne MORGANE Une équipe de la NASA à La Réunion pour la
labellisation des équipements de
l’Observatoire atmosphérique du Maïdo Conférence de presse Mardi 19 mai 2015
11h00 Mohamed Rochdi, président de l’Université de La Réunion Jean-­‐Marie Flaud, Représentant du CNRS et chargé de mission "Atmosphère,Climat" au Ministère de l'éducation nationale, de l'enseignement supérieur et de la recherche (MENESR) Jean-­‐Pierre Cammas, directeur de l’observatoire atmosphérique du Maïdo Thierry Portafaix, chercheur au laboratoire de l’atmosphère et des cyclones (LACy) Stéphanie Evan, chercheuse au laboratoire de l’atmosphère et des cyclones (LACy) Thierry Leblanc, chercheur au Jet propulsion laboratory (JPL) NASA La campagne Morgane : l’essentiel Du 27 avril au 29 mai, deux scientifiques américains de la NASA sont en déplacement à La Réunion pour la campagne « MORGANE », acronyme pour Maïdo ObservatoRy Gaz and Aerosols NDACC Experiment. Ces derniers sont mandatés par le NDACC, un réseau international pour la détection des changements de la composition atmosphérique composé de 70 stations dans le monde afin d’établir la labellisation des équipements de l’observatoire atmosphérique du Maïdo. La structure réunionnaise, née en 2012 sous la tutelle de l’Université de La Réunion et du CNRS, possède en effet 5 lidars. Ces puissantes machines de télédétection effectuent des mesures (également appelés tirs) jusqu’à des dizaines de kilomètres d’altitude, en se basant sur l'analyse d'un faisceau de lumière laser, la nuit. Pendant un mois, une série de tirs de lidars et de lâchers de ballons-­‐sondes sera menée simultanément avec les équipements de la NASA et ceux de l’observatoire avec deux objectifs : 1) intercomparer les mesures de la NASA et de l’observatoire du Maïdo afin de labelliser son parc instrumental 2) étudier les distributions de l’ozone et la vapeur d’eau (2 gaz à effet de serre influençant le climat) dans l’atmosphère de l’Hémisphère sud Cette labellisation ouvrira des perspectives de financement pour l’observatoire du Maïdo et confortera sa position de plus grand observatoire atmosphérique de surveillance du climat en zone tropicale de l’hémisphère sud. Après la conférence de presse, une présentation des équipements de la NASA et de l’observatoire sera organisée. Elle sera suivie du lâcher d’un ballon-­‐sonde et d’un temps d’échange avec les scientifiques autour d’une collation à l’heure du déjeuner. La campagne Morgane : Présentation Dans le contexte actuel des changements globaux de l’environnement, la surveillance des paramètres de l’atmosphère et du climat est plus que jamais à l’ordre du jour. Depuis 2012, l’Observatoire atmosphérique du Maïdo établit un suivi de l’évolution de ces données : température, rayonnement UV, gaz à effet de serre… Dans l’optique de labelliser les équipements de l’observatoire au sein du NDACC (lire par ailleurs), deux scientifiques de la NASA (la National Aeronautics and Space Administration, Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace, en français) Tom Mc Gee et Grant Sumnicht on été invités pour participer à la campagne MORGANE (pour Maïdo ObservatoRy Gaz and Aerosols NDACC Experiment). Les mesures d’ozone, d’aérosols et de vapeur d’eau effectuées au cours de cette campagne permettront de mieux comprendre l’évolution de la composition chimique et la dynamique de la haute troposphère1 et de la basse stratosphère2 tropicale, directement impactées par le changement climatique. Basée sur les tirs comparatifs de lidars entre les équipements mobiles envoyés par la structure américaine et ceux de la structure réunionnaise, la campagne se déroulera du 27 avril au 29 mai. L’exercice d’intercomparaison sera mené « en aveugle », c’est-­‐à-­‐dire que les équipes américaines et réunionnaises n’auront pas d’indications sur les résultats récoltés par leurs homologues et l’intercomparaison elle-­‐même sera confiée à un arbitre scientifique impartial. L’étude bénéficiera également d’envois de nombreuses sondes par ballon dans l’atmosphère. Plusieurs autres unités de recherche européennes (lire « Les laboratoires participants à La campagne MORGANE ») se joindront à cette campagne scientifique sans précédent à La Réunion et inédite dans l’Hémisphère sud. Le NDACC Le NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change) est un réseau international dédié à l'observation sur le long terme de la composition atmosphérique. Il est composé de plus de 70 stations instrumentées de télédétection réparties sur le globe qui effectuent des mesures par télédétection afin d'observer et de comprendre l'état physico-­‐
chimique de la troposphère libre à la stratosphère. Les mesures du NDACC servent aussi aux grandes agences spatiales internationales (CNES, EUMETSAT, JAXA, NASA) pour calibrer et valider les instruments embarqués sur les satellites d’observation de l’atmosphère terrestre. La contribution française au NDACC couvre les différentes bandes de latitudes, l'implication de l’Université de la Réunion et du CNRS via l’observatoire du Maïdo permettant de documenter la bande tropicale d e l'hémisphère Sud. 1 Troposphère : Partie inférieure de l'atmosphère terrestre, qui s'étend du sol jusqu'à une altitude variant d'environ 8 km aux pôles à environ 17 km à l'équateur. 2 La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-­‐dessus de la troposphère, ou se situe la couche d’ozone. Programme de la campagne
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Semaine 18 (27 avril – 3 mai) Semaine 19 (4 -­‐ 10 mai) Semaine 20 (11 -­‐ 17 mai) 18 mai Semaine 21 (18 -­‐ 24 mai) Semaine 22 (25 -­‐ 29 mai) : : : : : : préparation technique semaine n°1 préparation technique semaine n°2 inter-­‐comparaison à l’aveugle semaine n°1 Nouvelle lune (meilleur créneau pour les lidars) inter-­‐comparaison à l’aveugle semaine n°2 inter-­‐comparaison à l’aveugle semaine n°3 Les laboratoires participants à la campagne MORGANE
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Pilotage : Observatoire des Sciences de l’Univers et LACy (CNRS & Université de La Réunion) Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS, Paris) Laboratoire de Météorologie Physique (LaMP , Clermont-­‐Ferrand) Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement et de l’Espace (LPC2E, Orléans) NASA/GSFC (Greenbelt, États-­‐Unis) Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, États-­‐Unis) Deutscher WetterDienst -­‐ DWD (Lindenberg, Allemagne) Ecole polytechnique fédérale de Zurich -­‐ ETHZ (Zurich, Suisse) La campagne Morgane : Moyens humains et techniques Les scientifiques et ingénieurs de la NASA ●
Thierry Leblanc : Doctorat (1995) de l’Université Pierre et Marie Curie (Paris, France). Chercheur au JPL (Jet Propulsion Laboratory, NASA, Californie, USA) depuis 1996. Directeur de l’Observatoire de Table Mountain (Californie, USA). Spécialiste des mesures techniques de mesures DIAL et Raman par lidars pour l’analyse de la composition atmosphérique. Il est l’arbitre scientifique de la campagne MORGANE à l’observatoire du Maïdo. ●
Tom Mc Gee : Chercheur depuis 1980 au NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA. Spécialiste des mesures par lidar pour l’analyse de la composition atmosphérique (ozone, aérosols, vapeur d’eau). Affilié au réseau international de surveillance de la composition atmosphérique (NDACC) depuis 1981. En charge de plusieurs lidars installés dans une station mobile du réseau NDACC (celle utilisée à La Réunion pour la campagne MORGANE) et dans un avion de recherche de la NASA. Il a reçu de très nombreux prix d’excellence du travail à la NASA. ●
Grant Sumnicht : Ingénieur au NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA. En charge de la maintenance des lidars de la station mobile de la NASA. Le matériel de la NASA Une station mobile installée dans un container de 40 pieds incluant plusieurs lidars pour l’analyse de la composition atmosphérique sur des profils verticaux au dessus de la station : ● Lidar ozone (absorption différentielle à deux longueurs d’ondes dans l’UV) capable de faire des mesures précises de la concentration d’ozone entre 20 et 45 km d’altitude ● Lidar température (absorption Rayleigh) capable de faire des mesures précises de la température dans la stratosphère et la mésosphère, 12 à 75 km d’altitude ● Lidar aérosols (rétrodiffusion Raman) capable de faire des mesures précises de la rétrodiffusion par les aérosols (particules atmosphériques) entre 10 et 30 km d’altitude ● Lidar vapeur d’eau (rapport de rétrodiffusion Raman à deux longueurs d’ondes) capable de faire des mesures précises du rapport de mélange de la vapeur d’eau entre 1 et 14 km d’altitude. Les scientifiques et ingénieurs de l’Observatoire atmosphérique du Maïdo ●
Jean-­‐Pierre Cammas : Doctorat de l’Université Blaise Pascal (Clermont-­‐Ferrand, France). Directeur de l’Observatoire du Maïdo (Université de La Réunion et CNRS) depuis 2012. Chercheur au LACy et spécialiste de la dynamique et de la composition atmosphérique (transports à grande distance des polluants atmosphériques). ●
Pierre Tulet : Doctorat de l’Université Paul Sabatier (Toulouse, France). Directeur du LACy (Laboratoire de l’Atmosphère et des Cyclones, Université de La Réunion, Météo-­‐France et CNRS). Chercheur au LACy et spécialiste de la modélisation de la physique et de la chimie des aérosols. ●
Thierry Portafaix : Doctorat de l’Université Pierre et Marie Curie (Paris, France). Maître de Conférences à l’Université de La Réunion et chercheur au LACy. Responsable du lidar ozone stratosphérique à l’Observatoire du Maïdo. Chercheur au LACy et spécialiste de l’ozone stratosphérique et du rayonnement UV. ●
Nelson Bégue : Doctorat de l’Université de La Réunion (Saint Denis, France). Maître de Conférences à l’Université de La Réunion et chercheur au LACy. Expert en modélisation des aérosols troposphériques et stratosphériques. Co-­‐responsable de la sonde LOAC en collaboration avec le LPC2E (CNRS, Orléans) pour la campagne MORGANE. ●
Stéphanie Evan : Doctorat du National Research Council/NOAA ·∙ CSD. Chargé de Recherche CNRS depuis 2013. Chercheur au LACy et spécialiste du rôle des transferts de la vapeur d’eau entre la troposphère et la stratosphère. Co-­‐responsable des sondes cryogéniques de mesure de la vapeur d’eau pour la campagne MORGANE. ●
Françoise Posny : Chercheur au LACy et responsable de la station de radiosondage ozone du réseau NDACC à La Réunion depuis 1994. En charge des radiosondages d’ozone pendant la campagne MORGANE. ●
Valentin Duflot : Doctorat de l’Université de La Réunion. Physicien-­‐adjoint CNAP à l’Université de La Réunion depuis 2013. Chercheur au LACy, spécialiste de l’analyse de la composition atmosphérique. Responsable des lidars vapeur d’eau, ozone troposphérique et aérosols à l’observatoire du Maïdo. ●
Guillaume Payen : Ingénieur Optronique (École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie, Lannion, France). Ingénieur à l’Observatoire du Maïdo. Co-­‐
responsable technique de l’observatoire du Maïdo, spécialiste des algorithmes de traitement des données des lidars. ●
Nicolas Marquestaut : Doctorat de l’Université de Bordeaux et ingénieur (Ecole Supérieure d’Ingénieurs en Electrotechnique et Electronique, Amiens, France). Ingénieur à l’Observatoire du Maïdo. Co-­‐responsable technique de l’observatoire du Maïdo, spécialiste des techniques lidars. ●
Jean-­‐Marc Metzger : Doctorat de l’Université de Haute Alsace, Mulhouse, France). Ingénieur à l’Observatoire du Maïdo, instrumentation scientifique et techniques expérimentales. Le matériel de l’Observatoire
atmosphérique du Maïdo Trois salles de l’aile Sud de l’Observatoire du Maïdo sont dédiées aux lidars atmosphériques : la salle des lasers (systèmes d’émission des faisceaux lumineux), la salle des télescopes (systèmes de réception de la lumière rétrodiffusée par les cibles atmosphériques) et la salle des systèmes d’acquisition et des spectromètres pour la construction des profils verticaux des espèces atmosphériques analysées. Les lasers sont des lasers de haute puissance (classe IV). Un grand télescope avec un miroir de 120 cm de diamètre et 450 cm de focale sert aux lidars température et vapeur d’eau. Il s’agit de l’un des plus grands télescopes utilisés dans les observatoires atmosphériques. Deux télescopes avec des mosaïques de 4 miroirs de 50 cm de diamètres servent aux lidars pour l’ozone stratosphérique et l’ozone troposphérique. Les lidars de l’observatoire du Maïdo : ● Le lidar ozone stratosphérique est capable de faire des mesures précises de la concentration d’ozone entre 15 et 45 km d’altitude ● Le lidar ozone troposphérique est capable de faire des mesures précises de la concentration d’ozone entre 2 et 18 km d’altitude ● Le lidar température est capable de faire des mesures précises de température entre 20 et 100 km d’altitude ● Le lidar vapeur d’eau est capable de faire des mesures du rapport de mélange de la vapeur d’eau entre 2 et 22 km d’altitude ● Le lidar mobile aérosols est capable de faire des mesures de la rétrodiffusion par les aérosols entre 1 et 18 km d’altitude. Il sert aussi à l’étude des panaches de cendres volcaniques en cas d’éruption. L’observatoire atmosphérique du Maïdo (Photo : René Carayol) Vue depuis le toit de l’Observatoire (Photo : René Carayol) La campagne Morgane en chiffres ● Des milliers de tirs de lidars Toutes les nuits, du coucher du soleil à 1h du matin (sauf jours fériés et week-­‐end) ● Distance de tirs des lidars (altitude) o 100 km pour les mesures de température, o 45 km pour l’ozone, o 22 km pour la vapeur d’eau, o 18 km pour les aérosols. ● 84 sondes envoyées o 60 sondes météorologiques classiques, o 6 sondes spécialisées pour la mesure de la vapeur d’eau, o 8 sondes spécialisées pour la mesure des aérosols, o 10 sondes spécialisées pour la mesure de l’ozone. ● Coût de la campagne Environ 250 K€ avec des cofinancements de la NASA, des laboratoires européens (DWD, Allemagne ; ETHZ, Suisse), du CNRS, de l’Université de La Réunion (laboratoire LACy et Observatoire du Maïdo) et du programme européen ACTRIS. L’observatoire atmosphérique du Maïdo C’est un bijou de technologie niché à 2 200 mètres d’altitude. En fonctionnement depuis fin 2012, cet outil construit pour 12 millions d’euros (FEDER/Europe, Région Réunion, Etat, CNRS et Université de la Réunion) sur les hauteurs du Piton Maïdo abrite un ensemble instrumental complet qui est dédié à l’observation de l’atmosphère et du climat. Plusieurs dizaines de chercheurs réunionnais mais aussi nationaux ou internationaux, bénéficient de cette infrastructure. L’Université de La Réunion et le CNRS L’observatoire atmosphérique du Maïdo vu du ciel (Photo : sont les deux tutelles qui co-­‐gèrent ce René Carayol) site, faisant partie des quelques rares stations basées en zone tropicale (telle que la station américaine d’Hawaï) au sein desquelles des mesures continues de l’atmosphère sont effectuées. Initialement, ce projet a été porté depuis les années 90 par le LACy (Laboratoire de l’Atmosphère et des Cyclones – Unité mixte de recherche Université de La Réunion/CNRS) en partenariat avec le laboratoire métropolitain LATMOS. Les travaux et le déménagement des instruments auront duré près de 3 ans. Conçu et dimensionné pour répondre aux engagements de la France de maintenir trois sites d'observations de la haute atmosphère terrestre dans le cadre des études sur les effets des changements climatiques, l’observatoire a vocation à accueillir des instruments uniques dans l'hémisphère sud (lire par ailleurs) dont les données sont régulièrement mises à disposition de la communauté scientifique internationale. Une position privilégiée La position de l’observatoire est privilégiée. D’une part, elle permet d’effectuer des mesures de télédétection de manière optimale car les instruments utilisés (Lidar, FTIR, radiomètre) ont un meilleur fonctionnement à 2200m d’altitude en évitant d’être fortement perturbés par les très fortes humidités, les pollutions atmosphériques et lumineuses des régions côtières. D’autre part, le site offre des possibilités d’observation inédites : l’île de La Réunion étant située dans l’océan Indien tropical, directement sous l’influence du continent africain au niveau de sa troposphère, l’observatoire constitue la seule station d’observation permettant de suivre les transports à grande échelle des polluants issus de ce continent en grande mutation. A plus haute altitude, la position de la station permet l’observation de la stratosphère tropicale et du retour à l’équilibre attendu de la couche d’ozone, qui pourrait être perturbé aux tropiques par le changement climatique et l’impact des gaz à effet de serre. L’Université de La Réunion et le CNRS souhaitent positionner l’observatoire comme station de référence pour l’hémisphère sud au sein des programmes NDACC et GAW (Global Atmosphere Watch) de l’OMM (Organisation Météorologique Mondiale) dédiés à la surveillance de l’évolution de la composition de l’atmosphère à l’échelle globale dans le contexte du changement climatique.