La campagne de mesures Magic traque les gaz à effet de serre

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L'avion Falcon 20, un véritable laboratoire de mesures volant, sera un maillon essentiel du dispositif de la campagne Magic.
L'avion Falcon 20, un véritable laboratoire de mesures volant, sera un maillon essentiel du dispositif de la campagne Magic. (Crédits : Rémi Benoit)
Le CNRS, le Cnes et Safire – Météo France, ont lancé le 23 mai une campagne inédite de mesures, pour traquer les gaz à effet de serre. L'utilisation de nombreux instruments scientifiques permettra de mieux connaître la concentration de CO2 et de méthane, ainsi que leur répartition entre la région toulousaine et orléanaise.

Son nom n'est pas anodin... La campagne Magic CoMet (Co pour le dioxyde de carbone -CO2-, Met pour le méthane -CH4-), s'intéresse aux deux principaux gaz émis par les activités humaines, à l'origine du réchauffement climatique. Mais comment ces gaz à effet de serre se répartissent-ils dans l'atmosphère et en quelle quantité ?

Une quarantaine de scientifiques français, de cinq laboratoires différents, travaillent, main dans la main, pour répondre à ces questions. Ils font principalement partie du CNRS et du Cnes, mais aussi du CEA, de l'École polytechnique, de Météo-France et des universités de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines, Lille et Reims.

Si pour l'instant, seules des observations au sol ont été réalisées, cette nouvelle campagne initiée le 23 mai permettra d'effectuer des mesures verticales des gaz à effet de serre (ou comprendre les échanges verticaux de ces gaz le long de la colonne atmosphérique, ndlr). Le second intérêt du projet est de préparer les futures missions spatiales françaises comme Merlin (mission franco-allemande pour la mesure du méthane), et MicroCarb (mission française pour la mesure du CO2), annoncées lors de la COP 21 sur le climat qui s'est déroulée à Paris en décembre 2015.

Un important dispositif déployé

Pour parvenir à réaliser ces mesures verticales des gaz à effet de serre, un important dispositif doit être mis en place.

"Seule une utilisation couplée de mesures ballons, avions et sol permet d'atteindre ces objectifs. Les ballons apportent une mesure unique de la répartition verticale de la concentration des gaz jusqu'à 30km, mais ne permettent des mesures qu'à des points précis et limités. Les avions de recherche instrumentés volant jusqu'à une dizaine de km permettent d'envisager des mesures dans un large champ d'action et de suivre les satellites sous leurs traces. En coopération avec le Centre allemand pour l'aéronautique et l'astronautique (DLR), agence spatiale allemande, un vol conjoint entre le Falcon 20 et le HALO du DLR est effectué afin de réaliser des mesures simultanées entre les deux avions. Ce vol est opéré en concomitance avec des lâchers de sondes atmosphériques et des mesures de télédétection depuis le sol", comme l'explique le communiqué présentant l'opération.

campagne Magic CNES

Le Falcon 20 dispose à son bord de nombreux instruments scientifiques. / Crédits Rémi Benoit.

Au total, deux avions de recherches, 14 lâchers de sondes atmosphériques sous ballons, et une dizaine d'instruments de mesure des gaz sont déployés lors de cette campagne de mesure d'une ampleur inédite.

750 000 € d'outils scientifiques

L'un des deux avions utilisés, le Falcon 20, est une propriété du CNRS qui l'a acheté auprès du groupe Safire, une entité qui propose des avions modifiés et équipés d'outils scientifiques. À l'aide de petits tuyaux installés sur le toit de l'appareil, l'air est analysé par la société Picarro grâce à un réseau informatique installé à la place des sièges de l'avion. Cette méthode permet de connaître la mesure très précise de la concentration des gaz à effet de serre. Sous ses ailes, des sondes aérosols mesurent la taille des particules atmosphériques. Tandis qu'à l'avant, une perche, semblable à un long nez, mesure le mouvement de l'air par rapport à l'avion. Des installations qui font de l'avion un véritable laboratoire volant.

Au sol, une poignet d'instruments ultra-sophistiqués seront déployés. Le premier d'entre eux : l'échantillonneur atmosphérique AirCore. Cet appareil analyse la concentration de CO2 et de méthane à très haute altitude non atteignable par un vol d'avion (de la surface à 30km), avec un principe simple. Un long tube en acier inoxydable est placé sous un ballon météorologique. Lors de sa phase ascendante, le tube se vide de son air par une extrémité ouverte, pour se remplir d'air lors de sa chute. La colonne d'air ainsi capturée est analysée. L'appareil doit être lâché un maximum de fois et ses résultats comparés pour pallier la marge d'erreur possible. Ainsi, durant la campagne Magic, 11 lâchers d'AirCore sont réalisés par les équipes du CNES.

campagne Magic CNES

L'un des instruments de mesure de la mission Magic. / Crédits Rémi Benoit

Deux EM27, des spectromètres d'analyse de lumière solaire, sont également déployés. Muni de plusieurs petits miroirs, l'EM27 capte la lumière et l'analyse pour faire apparaître son spectre sur un ordinateur. Grâce à son système de tracking, l'appareil mesure la concentration de monoxyde de carbone, sur le trajet parcouru par l'onde solaire. Seule contrainte, il n'est utilisable que par beau temps.

Le spectromètre léger AMULSE qui permet la mesure de gaz à effet de serre sous différents types de plateformes tels que les ballons météorologiques, les ballons captifs et les drones, et le spectromètre infrarouge CHRIS, un prototype instrumental qui permet d'effectuer des mesures de terrain avec une autonomie d'une douzaine d'heures font également partie du dispositif.

Le coût total du déploiement de l'ensemble de ces outils atteint les 750 000 euros.

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