Mesures au sol

Nos sites de mesure

Notre équipe est en charge ou participe à des mesures FTIR dans 3 sites différents…

Notre équipe est en charge des mesures FTIR dans une station (à St Denis, Ile de la Réunion). Par ailleurs, nous participons aux mesures effectuées par l’ULg dans une deuxième station (Jungfraujoch, Suisse). Enfin, la troisième station (Uccle, Belgique) sert de site témoin. Tous ces sites font partie du réseau mondial NDACC (réseau pour la détection des changements dans la stratosphère).

click to enlarge

Ile de la Réunion (21° S, 55° E):

L’Ile de la Réunion est située dans l’océan Indien, près de Madagascar, à l’Est du continent africain. La Réunion fait partie de la France. Peu de stations du réseau NDACC se situent, comme notre site à la Réunion, aux latitudes méridionales (sub)tropicales.

Des mesures ont été effectuées à St Denis (50m au dessus du niveau de la mer) et à Maido (2203m au dessus du niveau de la mer).

installation_stdenis

Ce dernier site n’est pas encore complètement opérationnel, mais nous y avons déjà organisé une campagne de mesures en 2002. L’avantage d’un site en altitude, au dessus de la couche limite, est que le degré d’interférence d’humidité et de pollution est moindre, ce qui optimise la qualité des mesures.

click to enlarge
click to enlarge

Depuis septembre 2009, nos observations FTIR effectuées à l’Ile de la Réunion ont été officiellement acceptées comme étant des mesures labellisées NDACC. Cela implique que la qualité des observations et des données géophysiques dérivées respectent les standards de qualité définis par le NDACC Infrared Working Group. Par conséquent, nos données sont envoyées dans la base de données du NDACC. Le site web du NDACC donne de plus amples informations.

Jungfraujoch (46.5°N, 8°E):

Jungfraujoch

Cette station se trouve dans les Alpes suisses (à 3580m au dessus du niveau de la mer). Ici, nous collaborons avec l’Université de Liège. Cette dernière est responsable des instruments FTIR à Jungfraujoch.

Le groupe GIRPAS de l’Université de Liège a commencé à effectuer des mesures à Jungfraujoch en 1950 ! Les séries temporelles de très longue durée nous permettent d’étudier l’évolution de plusieurs composés présents dans l’atmosphère et d’analyser l’impact des récentes activités humaines. Consultez le site de GIRPAS pour plus d’informations.

Site-témoin: Uccle (50°N, 4°E):

Uccle est notre station de base où nous testons de nouveaux instruments et outils, du matériel accessoire, le dispositif de pointeur solaire fabriqué par notre équipe technique et des systèmes d’automatisation comme BARCOS.

containerUccle ozone.meteo

Les espèces détectées

A l’aide de nos instruments FTIR, nous détectons les types d’espèces suivants :

Des gaz à effet de serre :

D’autres composés:

Le méthane (CH4) Le monoxyde de carbone (CO)
L’oxyde de diazote (N2O) L’éthane (C2H6)
L’ozone (O3) Le cyanure d’hydrogène (HCN)
La vapeur d’eau (H2O) Le formaldéhyde (CH2O)
Le dioxyde de carbone (CO2) L’acide nitrique (HNO3)
  Le chlorure d’hydrogène (HCl)
  Le fluorure d’hydrogène (HF)

Plus de détails concernant ces espèces sont disponibles ici.

Le chlore inorganique réactif joue un rôle essentiel dans la destruction de l’ozone stratosphérique. Quelques exemples des principaux gaz de source chlorés sont les CFCs, les HCFCs, le CCl4, le CH3CCl3 et les halons. Ces gaz sources sont photolysés dans la stratosphère en chlore et en fluorure inorganiques.

Nos instruments

Les instruments que nous utilisons sont des spectromètres à transformée de Fourier (FTIR)…

Ce sont des interféromètres de type Michelson . Ils utilisent les concepts mathématiques de l’analyse de série de Fourier afin de transformer des données d’un signal détecteur – appelé interférogramme – en une forme utilisable pour l’analyse spectrale.

La lumière incidente est divisée en deux trajets optiques différents. L’intensité de la lumière au détecteur – après la recombinaison de la lumière venant des deux trajets différents – est enregistrée en fonction du déplacement d’un miroir mobile présent le long d’un trajet lumineux, ce qui module l’intensité du rayonnement I (λ) en fonction de la distance du miroir. La distribution d’intensité capturée par le détecteur est appelée l’interférogramme (représentant la somme de toutes les fréquences du faisceau). Cet interférogramme est ensuite converti en un spectre infrarouge par une opération mathématique appelée transformée de Fourier.

Notre équipe se sert de deux types de spectromètre FTIR fabriqués par l’entreprise Bruker : un Bruker IFS 120M et un Bruker IFS 125HR. Le premier, déjà installé sur l’Ile de la Réunion, sera bientôt remplacé par le deuxième qui fournit des données de qualité supérieure.

En outre, un deuxième Bruker 125HR sera installé pour des mesures spécifiques des gaz à effet de serre, en particulier de CO2 et de CH4.

bruker 120 FTS
bruker 125 HR

Le diagramme ci-après montre comment le faisceau de lumière se déplace dans ce spectromètre.

Strahlengang_IFS125HR
Copyright © Brukeroptics

 

Outil d’automatisation: BARCOS

BARCOS, créé à l’IASB, est un système d’automatisation et de contrôle à distance des observations atmosphériques effectuées à l’aide d’un interféromètre Bruker…

BARCOS est composé d’un logiciel spécifique (écrit en Labview), un dispositif de pointeur solaire et une station météo.

BARCOS :

  • Nous permet d’effectuer des observations spectrométriques atmosphériques à distance et de façon autonome sans intervention humaine sur place.
  • A été construit avec des composants hard- et software commerciaux, inclus le software de Bruker « OPUS » qui fait fonctionner le spectromètre.
  • Comprend une petite station météo et un pointeur solaire.
  • Est un système flexible qui permet des interventions manuelles si nécessaire.
  • Est opérationnel dès qu’un accès à internet est possible sur le site.

Pour une description plus détaillée des configurations hard- et software du système BARCOS, consultez la publication suivante : BARCOS, an automation and remote control system for atmospheric observations with a Bruker interferometer.

 

Campagnes

A l’Ile de la Réunion, nous avons effectué trois campagnes ...

eddy_christian_lareunion

A l’Ile de la Réunion, nous avons effectué trois campagnes de mesure FTIR en collaboration avec l’ULB et LACy (OPAR) :

  • Octobre 2002
  • Août-Octobre 2004
  • Mai-Novembre 2007

Nos techniciens, ingénieurs et scientifiques ont énormément travaillé afin de mettre au point l’installation de nos instruments.

Depuis juin 2009, des mesures sont effectuées de façon continue à St Denis.

Dans l’avenir (2011-2012), nous envisageons d’installer un nouvel instrument sur le site de Maido, qui se situe en altitude.

 

 

 

Réseaux

  • NDACC: Network for the Detection of Atmospheric Composition Change (réseau de la détection des changements de la composition de l’atmosphère).
  • TCCON: Total Carbon Column Observing Network
    (Le réseau d’observation de la colonne totale de carbone)

NDACC

Grâce à la qualité de nos mesures FTIR effectuées à l’Ile de la Réunion, nous sommes membres certifiés du groupe de travail infrarouge du NDACC.

Par ailleurs, le site à St Denis (La Réunion) dispose également d’autres instruments qualifiés par NDACC.

Les deux autres sites où nous travaillons (Jungfraujoch et Uccle) sont également des stations reconnues par NDACC. Ces stations accueillent plusieurs expériences de surveillance atmosphérique certifiées par NDACC.  

NDACC: Network for the Detection of Atmospheric Composition Change 

TCCON

This is a global network of ground-based Fourier Transform Spectrometers recording direct solar spectra in the near-infrared spectral region.

TCCON est un réseau mondial de spectromètres à transformation de Fourier enregistrant le spectre solaire direct dans le proche infrarouge depuis le sol. De ces spectres, nous déduisons de façon très précise des colonnes totales de CO2, CH4, N2O, HF, CO, H2O et HDO. Le réseau TCCON est une source cruciale de validation pour les instruments satellitaires SCIAMACHY, GOSAT, et le futur OCO-2.

Notre objectif est de faire partie de ce réseau à l’aide de nos mesures FTIR des gaz à effet de serre à St Denis - Ile de La Réunion.

TCCON: Total Carbon Column Observing Network

 

 

Link naar de website van het Federaal Wetenschapsbeleid
Link naar de Federale Portaalsite