PREMIÈRE ANNÉE DE DONNEES LOAC

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1 PREMIÈRE ANNÉE DE DONNEES LOAC MESURE DE LA DISTRIBUTION VERTICALE DES AÉROSOLS STRATOSPHÉRIQUES AVEC LOAC, MINI COMPTEUR DE PARTICULES EMBARQUÉ SOUS BALLONS MÉTÉOROLOGIQUES Damien VIGNELLES Doctorant au LPC2E Sous la direction de J-B. RENARD et G. BERTHET

2 Les aérosols stratosphériques Stratosphère terrestre Seconde couche de l atmosphère 90km Aérosols stratosphériques Gouttelettes d acide sulfurique Particules solides 50km 12km Courtesy from Neely et al. 0km

3 Situation actuelle : période de fond Hors influence de grandes éruptions volcaniques Autres sources d aérosols : Eruptions volcaniques de moindre importance Feux de biomasses Sources météoritiques Vernier et al., 2011

4 Pourquoi mesurer les aérosols stratosphériques? Besoin d information sur le contenu en aérosol pour : Solomon et al., 2011 Les modèles dynamiques & chimie hétérogène Le forçage des modèles climatiques pour calcul de l impact sur la température de surface Quelles informations sont nécessaires? Concentration Distribution en taille Nature des particules Représentation de la quantité d énergie solaire au sol dans le temps. Les aérosols stratosphériques ont un effet radiatif sur la température au sol qu il faut considérer dans les modèles climatiques.

5 Le LOAC (light optical aerosol counter) L instrument Un LASER Deux photodiodes Une pompe Pas de lentille Gestion du bruit automatique 350 gr 2 l/min 3W

6 Le LOAC Principe de mesure Observation de la lumière diffusée à 12 et à 60 Particle Granulométrie 19 points de 0.2 µm à 50 µm Ø Scattering angle of 12 Domaine de concentration : Scattering angle of 60 Laser beam Laser ~3000 part/cm 3 < 1µm Ø ~20 part/cm 3 > 1 µm Ø +/-20% de précision Detectors LURTON,T. et al.: Light scattering at small angles by atmospheric irregular particles: modelling and laboratory measurements,amt,2014 RENARD,J.B. et al.: LOAC: a small aerosol optical counter/sizer for groundbased and balloon measurements of the size distribution and nature of atmospheric particles, AMT, submitted 1. Principle of measurements and instrument evaluation 2. First results from balloon and unmanned aerial vehicle flights

7 Speciation Index Speciation Index Speciation Index Exemple de granulométrie Les données LOAC Obtenue lors d un évènement de transport de sable - ChArMEx Spéciation Carbone Obtenue épisode de fumée de diesel Spéciation Liquide Obtenue en ballon météo lors d un passage dans un nuage Spéciation Minérale Obtenue en ballon météo lors d un passage dans un épisode de sable à Minorque

8 La mesure in situ LOAC en version ballon sonde : 1kg batteries comprises Résolution verticale ~ 300m Lancement facile

9 Les données LOAC Données considérées : 37 vols sur 18 mois Campagne ChArMEx : 10 vols à Minorque 5 vols à l île du Levant Campagne VOLTAIRE 5 vols à Ury 17 Vols à Aire sur l Adour

10 Les données LOAC Caractéristiques d un vol Altitude en moyenne 30 km max : 36 km Granulométrie de 19 gammes mesures moyennées sur 1 minutes Spéciation sur 6 classes Mesure GPS, Température et hygrométrie

11 Etude de la variabilité des aérosols stratosphériques

12 Etude de la structure verticale des profils Recherche de corrélation entre les structure LOAC et des traceurs dynamiques PV(θ) ECMWF 27 juillet K (suivi trajectoires adiabatiques) Exemple : vol du 27 juillet 2013 à l île du levant Corrélation Onde de gravité : Voir Poster de F. Chane-Ming 1 Retrotrajectoires / km sur 10 jours FLEXTRA (ECMWF)

13 Etude de la variabilité temporelle des aérosols stratosphériques par gamme d altitude km km La variabilité à courte échelle est plus importante que la variabilité à grande échelle

14 Etude de la variabilité en nature des aérosols de fond Grand variabilité de la nature des aérosols de fond Détection de particules carbonées dans la stratosphère : résultats déjà observés par des mesures de spectrométrie de masse en avions (Schwartz et al. 2006, Murphy 2007, Baumgartner 2007) et de photométrie en ballon (Renard et al. 2008)

15 Conclusion sur les premiers résultats Sur 37 vols LOAC en 18 mois : Grande variabilité inter-vols Variabilité de concentration Variabilité de nature Fortes augmentations d aérosols sur quelques centaines de mètres en altitude Présence de grosses particules solide audelà de 27 km (fond interplanétaire, débris?) Nécessité de poursuivre des sondages réguliers Pour : Réaliser des tendances saisonnières et interannuelles Des aérosols de fond (Nature et concentration) Des grosses particules Mieux décrire des épisodes non réguliers (désintégration de météorite, ondes de gravité ) Ces mesures confirment les anciens résultats obtenus de manière ponctuelle

16 MERCI DE VOTRE ATTENTION