Présentation
Les observations par système lidar sont le seul moyen de mesurer des profils verticaux à haute résolution de paramètres atmosphériques clés comme le contenu en vapeur d’eau, la température, les aérosols, et les nuages. Ils ont aussi un gros potentiel de mesure de la répartition verticale des teneurs en gaz à effet de serre à une résolution inégalée, permettant une meilleure attribution de leurs différentes sources.
L’un des challenges en cours pour améliorer la prévision du temps et les projections climatiques est de disposer d’observations permanentes des principaux acteurs atmosphériques à différentes échelles. Deux approches complémentaires sont mises en place par la communauté scientifique internationale : la construction de réseaux d’observation depuis la surface, et le développement de missions spatiales spécifiques. Les observations spatiales ont déjà montré leur potentiel pour la météorologie opérationnelle, qui repose fortement sur l’assimilation de mesures par des instruments de télédétection passive comme le spectromètre à transformée de Fourrier IASI. Une limitation de cette approche vient de la difficulté à mesurer dans la basse troposphère, qui inclue la couche limite atmosphérique planétaire. Une solution consiste à développer une synergie entre les instruments spatiaux de télédétection et des capteurs complémentaires en surface comme les lidars, qui offrent de meilleures résolutions verticale et temporelle.
Les campagnes de terrain permettent à la fois l’étude de processus qui ne sont pas encore bien compris et quantifiés, et de valoriser la combinaison des mesures de différents instruments et plateformes. La vapeur d’eau atmosphérique, les aérosols et les nuages sont trois des acteurs que nous observons lors de ces campagnes. La vapeur d’eau agit comme amplificateur du réchauffement associé aux gaz à effet de serre d’origine anthropique, pouvant doubler la réchauffement de surface associé à l’augmentation du CO2 atmosphérique. Le contenu en vapeur d’eau peut varier de trois ordres de grandeur dans la troposphère et sa variabilité spatio-temporelle est étroitement liée aux mouvement verticaux, à l’évaporation de surface et aux précipitations. L’augmentation de température de surface des océans entraîne aussi une augmentation de l’évaporation qui amplifie la réserve d’énergie latente alimentant les systèmes convectifs, responsable de l’accroissement d’intensité des phénomènes météorologiques extrêmes (par ex. l’intensification des phénomènes cévenols de précipitations automnales intenses liée à l’augmentation de température de surface en Méditerranée), dont les graves impacts sociétaux sont clairement établis. Le rôle de la vapeur d’eau est donc fondamental à la fois en météorologie, et en climatologie. Son cycle atmosphérique est fortement couplé à ceux des nuages et des aérosols. En conséquence, des mesures atmosphériques simultanées par lidar de la température de l’atmosphère, du contenu en vapeur d’eau, et des propriétés structurales et optiques des aérosols et nuages sont fondamentales pour améliorer notre connaissance de ces cycles atmosphériques. Les liens existant entre eux sont encore mal connus, non seulement leur rôle dans les processus menant aux évènements météorologiques extrêmes, mais aussi dans les projections climatiques.
Pour cette raison, le LSCE, la DT INSU, l’ONERA/DMPH, l’Institut d’Optique, associés au LATMOS, ont décidé de développer des lidars DIAL pour la communauté scientifique française, en sus des lidars Raman développés au LSCE. Ces lidars permettent le monitoring des profils verticaux de la vapeur d’eau, de la température et aérosols et nuages dans la basse et moyenne troposphère, à partir d’instruments déployés au sol ou aéroportés, lors de campagnes expérimentales sur le terrain. Cette nouvelle génération d’instruments est unique dans la communauté scientifique française.
Les données acquises par ces différents instruments peuvent intéresser la communauté scientifique internationale, et sont mises à disposition pour l’ensemble des campagnes de terrain menées par le LSCE depuis 2019 (voir le lien en bas de cette page).
Contact : Patrick Chazette