À propos

Les missions du Service d’Observation

Contrairement aux gaz à effet de serre, la concentration des aérosols peut varier de plus d’un ordre de grandeur à des échelles régionales ou journalières. La communauté reconnaît donc la nécessité de mesurer leurs propriétés et leurs variabilités spatiales et temporelle.

Le SNO a pour mission de mesurer le plus précisément et fréquemment possible l’épaisseur optique d’extinction en aérosol (AODext(λ)) et les luminances spectrales et angulaires descendantes, L(λ,θv), de 340 à 1600 nm (mesures radiatives primaires). Les propriétés optiques et microphysiques de ces particules sont ensuite déduites de ces mesures par inversion (Dubovik, 2000, 2006) pour chaque point/site d’un réseau couvrant divers écosystèmes. L’algorithme d’inversion est appliqué de manière centralisée par la NASA, elle permet la production en quasi temps-réel des paramètres aérosols standard (tableaux 1 à 3).

1 - Paramètres aérosols mesurés

Les tableaux 1 à 3 présentent la liste des paramètres fournis par le SNO (version 2).

Tableau 1
Param. aérosols issus de l’inversion AERONET (10 fois/jour max.)
Paramètre Inversé Symbôle
Distribution en taille volumique
(22 classes, 0.05-15µm)
dV/dlnR
Paramètres granulométriques intégrés C(t,f,c), Rv(t,f,c), σ(t,f,c), Reff (t,f,c)
Indice de réfraction complexe spectraux n(λ) and k(λ) at 0.44, 0.67, 0.8, 1.02 µm
Fraction de particules non sphériques Cnon spherical
Tableau 2
Param. aérosols les plus courant calculés par AERONET à partir résultats de l’inversion (version 2, 10 fois/jour max.)
Paramètre Inversé Symbôle
Albédo de diffusion simple (absorption) ϖ0 à 0.44, 0.67, 0.8, 1.02 µm
Éléments de la matrice de diffusion P11(Θ,λ), P12(Θ,λ) et P22(Θ,λ)
Paramètre d’asymétrie < cos(Θ) >
Flux radiatif spectraux descendants FTOA(λ) et FBOA(λ)
Flux radiatif spectraux montants FTOA(λ) et FBOA(λ)
Tableau 3
Param. aérosols calculés par AERONET à partir résultats de l’inversion (10 fois/jour max.)
Paramètre Calculé Symbôle
Lidar ratio S(λ)
Flux radiatifs intégrés descendants (visible) FTOA et FBOA
Flux radiatifs intégrés montants (visible) FTOA et FBOA
Forçages radiatifs
(Derimian et al. 2008, Garcia et al. 2008)
ΔFTOA(λ) et ΔFBOA(λ)
Les missions comprennent le maintien des sites, la surveillance à distance en temps quasi-réel des photomètres, l'organisation de la rotation instrumentale sur les sites pour la réétalonnage et la maintenance annuelle, les différentes étapes de l'étalonnage et la formation des personnels.

2 - Les sites et stratégie d’échantillonnage espace / temps

Les sites permanents d’observation couvrent divers écosystèmes naturels ou pas. En 2015, plusieurs sites totalisent plus de 15 années de mesures en continu (tableau 4). D’autres, temporaires, sont mis en place le temps d’une campagne de mesures d’intérêt régional, national, européen ou international.

Tableau 4
Le réseau de base PHOTONS financé par la France (INSU, CNES principalement). Les sites soulignés sont des sites de référence ORAURE.
Nom Type Autres instrumentations Début
FRANCE
Lille Urbain Calibration 1, Lidar, EARLINET, Flux radiatifs, FTIR, NDACC 1994
Dunkerque Côtier, urbain IRENI, Lidar 2004
Paris Urbain Lidar, QALAIR 2002
Palaiseau Urbain SIRTA, EARLINET, Lidar 1999
Bure Rural ANDRA, Lidar 2011
Clermont-Ferrand Rural Lidar, EARLINET, OPGC 2010
Arcachon Côtier, urbain EPOC 2008
Toulouse (CNRM) Péri-Urbain Météo France (Lidar) 1999/2013
Carpentras Rural Calibration 2 (Météo France) 2003
Villefranche / Mer Côtier, urbain Observatoire 2002
Porquerolles (Toulon) Côtier, urbain 2003
Frioul Côtier 2010
OHP Rural EARLINET, NDACC, Lidar 2005
Ersa Côtier, Corse Charmex 2008
Caloforte Côtier, Sardaigne Charmex 2013
La Réunion Urbain Lidar, NDACC, FTIR, MaxDOAS 2003
La Guadeloupe Urbain Lidar, in-situ aérosols 1997
Mauna Loa (Hawaï) Montagne (3400 m) Calibration 3 (Mauna Loa Observatory) 2004
AFRIQUE
Dakar (Sénégal) Côtier, péri-urbain Lidar, SDT / LISA, Flux 1996
Capo Verde Océanique 1994
Agoufou (Mali) Sahélien AMMA-CATCH (suspendu en 2013) 2002
IER Cinzana (Mali) Sahélien SDT/LISA 2004
Banizoumbou (Niger) Sahélien IDAF, AMMA-CATCH, SDT / LISA 1995
Zinder Airport (Niger) Sahélien SDT / LISA 2008
Saada (Maroc) Rural CNES / CESBIO 2004
Oujda (Maroc) Urbain Université d'Oujda / Lille 1 (Charmex) 2011
Tizi Ouzou (Algérie) Urbain Université de Tizi Ouzou (Charmex) 2012
Medenine (Tunisie) Rural LISA, TEOM 2014
El Farafra (Égypte) Urbain LISA 2014
Ben Salem (Tunisie) Rural CNES / CESBIO 2013
ASIE
Beijing (Chine) Urbain SKYNET, CARSNET, SONET, SDS, BSRN 2002
Xinglong (Chine) Rural LOA / CAS 2008
OCÉAN AUSTRAL
Île d'Amsterdam Océanique Austral RAMCES 2006

Les écosystèmes échantillonnés sont très diversifiés (régions arides, désertiques, rurales, océaniques, polaires et, bien sûr, les régions très urbanisées que sont les mégapoles). La stratégie d’échantillonnage a consisté à privilégier mise en place et maintien de l’observation sur des sites multi-instruments complémentaires, en priorité en télédétection comme les LIDAR (figure 1).






Figure 1 : Vue du site de M’Bour/Dakar/IRD (à droite) et climatologie de l’AOD (532 nm) (Mortier et al., 2013).
 

Cette ligne directrice a été suivie d’abord pour les besoins nationaux et régionaux (SIRTA, OHP, Paris (QUALAIR), Lille (OSU-Nord), La Réunion (OPAR), Dakar (IRD). La plupart de ce sites a été intégrée dans le périmètre du SOERE ORAURE. Cette démarche a aussi été déclinée à l’échelle européenne (EARLINET), puis plus récemment avec ACTRIS, déclinaison européenne d’ORAURE. On peut noter également que certains sites de cette liste sont impliqués dans plusieurs réseaux européens et internationaux comme EUSAAR, NDACC, WMO-PFR. Plusieurs sites africains sont maintenus en partenariat avec l’IRD et sont aussi sites de mesure in situ (SNO IDAF et AMMA-CATCH).

3 - La formation

Le SNO est aussi très impliqué dans la formation (PI, site manager, étudiant) qui est l’une des clefs de la réussite du réseau. Tous les ans, des VAT allant sur les iles de Crozet et d’Amsterdam viennent en formation à Lille. En 2013, un atelier-Afrique a été organisé en France conjointement avec le LISA (figure 2) pour compléter la formation des site-managers des sites africains et développer leur autonomie. Ces formations sont également proposées sous forme de travaux pratiques du master recherche « Lumière-Matière » (national) et « Atmospheric Environment » (master international).

Figure 2 : Travaux pratiques avec les étudiants de master 2 (promotion 2013) et site managers des sites africains (2013).
À PROPOS DU LABORATOIRE

Le Laboratoire d'Optique Atmosphérique est une Unité Mixte de Recherche du CNRS et de l'Université de Lille - Sciences et Technologies, spécialisée dans l'étude des nuages, des aérosols, de leurs précurseurs et de leurs impacts environnementaux (climat, pollution).

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