L’apport de ballons dérivant en basses couches dans les problèmes de chimie-transport :

1. L’apport de ballons dérivant en basses couches dans les problèmes de chimie-transport : projet méditerranéen ChArMEx P. Durand (1), M. Mallet (1), V. Thouret (1) F. Dulac (2) L. Fouchet (3), G. Letrenne (3), A. Vargas (3), N. Verdier (3) (1) Laboratoire d’Aérologie - Université de Toulouse, CNRS (2) Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, CEA, CNRS, Gif-Sur-Yvette (3) Centre National d’Etudes Spatiales – DCT

2. L’initiative ChArMEx (Chemistry-Aerosol Mediterranean Experiment) pour un programme coordonné sur les espèces troposphériques à vie courte dans le cadre du Chantier Méditerranée Contact:francois.dulac@cea.fr

3. Étude des espèces troposphériques réactives en Méditerranée : • - Sources et émissions, variabilité, quantification des contributions naturelles et anthropiques ; • Processus de formation de la matière secondaire, vieillissement des panaches de pollution ; • Etude intégrée d’un panache de feu ; • Impacts sur la qualité de l’air du transport à grande distance et du changement climatique • Processus dynamiques : stratification et variabilité verticale, apports stratosphériques et transport à grande distance dans la troposphère supérieure, ventilation par l’orographie ; • Tendances et variabilité interannuelles des espèces en traces ; • Dynamique des flux de retombées atmosphériques à impact biogéochimique marin ; • - Interactions chimie-aérosols-rayonnement, bilan radiatif à la surface, et impact de l’absorption dans la colonne

5. Lagrangien trajectoires de masses d’air (panaches) Campagnes intensives d’été : « Supersite(s) » ilien(s), stratégie lagrangienne

6. Simulations de trajectoires de ballons réalisées par le LMD (C. Basdevant et Ph. Drobinski) pour le projet HyMex Trajectoires et positions de 50 ballons lâchés depuis Alghero au Nord-Ouest de la Sardaigne le 9 novembre 2001, à raison d'un ballon toutes les 2 heures et volant à 850hPa. De l’intérêt d’utiliser des ballons dérivant en basses couches dans le projet ChArMEx : - Pour des vérités-terrain de trajectoires de panaches

7. Les trajectoires de panaches peuvent être très compliquées, surtout en zone côtière. Exemple : Observations réalisées pendant ESCOMPTE (été 2001) D’après Bénech et al. (Atmospheric Environment, in press)

8. Intérêt des trajectoires fournies par les ballons dérivants : • Validation des champs dynamiques de sortie des modèles • Validation des champs dynamiques issus de la combinaison/interpolation multi-plates-formes • Exemple: trajectoire issue d’un champ de vent 4D reconstitué à partir d’un réseau de profileurs de vent, comparée à des ballons dérivants (travail de B. Campistron, LA)

9. De l’intérêt d’utiliser des ballons dérivant en basses couches dans le projet ChArMEx : • Pour mesurer l’ozone de la basse troposphère et son évolution lagrangienne : • Sondes électrochimiques (ECC) utilisées pendant ESCOMPTE, couplées à une radiosonde 

11. Faisabilité démontrée lors de la pre-campagne (2000) sur 2 ballons • 15 ballons lâchés en 2001 • - Transmission radioélectrique de la mesure via radiosonde • enregistrements de ~ 4 à 6 h ( cycle partiel de production photochimique) (Mise en œuvre CNES-CNRM-LA) (D’après Bénech et al., Atmospheric Environment, in press)

12. Estimation du taux lagrangien de production d’ozone sur des périodes « homogènes » (D’après Bénech et al., Atmospheric Environment, in press)

13. La durée de vol d’un BPCL sur le bassin méditerranéen étant de plusieurs jours, est-il envisageable d’avoir des durées de vie compatibles pour les sondes électrochimiques de mesure de l’ozone ?  test de faisabilité au sol sur sonde ECC couplée à radiosonde MODEM

14. Jeudi 22 mai Samedi 24 mai Vendredi 23 mai Dimanche 25 mai Sonde ECC Analyseur Environnement S.A. modèle O3 41M Mesures réalisées par Solène Derrien (LA)

15. Spaceborne lidar CALIOP, 26 June 2006, night time De l’intérêt d’utiliser des ballons dérivant en basses couches dans le projet ChArMEx : Pour caractériser l’aérosol et son impact radiatif Paramètres d’intérêt: - l’aérosol - les flux radiatifs (« dimming ») - les flux de surface (H et LE)

16. Capteur d’aérosol pour BPCL : développement CNES, collaboration LA (cf. présentation N. verdier) Capteurs de flux radiatifs : capteurs miniaturisés pour BPCL, flux de courtes et grandes longueurs d’onde : développement CNES (cf. présentation N. Verdier) Flux de surface (H et LE) : potentialité de l’aéroclipper

17. T, HR, V SST Principe de l’aéroclipper développé par le CNES : Ballon avec un câble traînant à la surface de l’eau (« guide rope ») Instrumentation CNES/LMD, utilisation dans l’Océan Indien (VASCO) (Duvel et al., Bulletin of the American Meteorological Society, in press)

18. puis

19. T, HR, V SST Noyau dur d’instrumentation : SST + T, U, q à un niveau Flux « bulk » : Contrainte : connaître précisément la hauteur (variable) à laquelle est faite la mesure

20. Quelques éléments de stratégie expérimentale : - Possibilité de larguer des ballons depuis les côtes N et S du bassin - Possibilité d’échantillonnner 2 niveaux simultanément (dans et au-dessus de la couche limite) avec les BPCL - Quelques dizaines de BPCL - 10 à 20 aéroclippers - NANOs ? (cf. présentation N. Verdier) - Campagne probatoire (~ 2010) pour tests d’instrumentation, transmission et stratégie de déploiement

21. CALIOP lidar cross-section of the Mediterranean Spaceborne lidar CALIOP, 26 June 2006, night time (image F. Dulac)

22. Conclusions : - concept « ballons dérivant basses couches » bien adapté à la stratégie scientifique POI ChArMEx - mutualisation possible d’efforts de développement et de stratégies de déploiement avec d’autres programmes méditerranéens (surtout HyMex) - développement instrumental à finaliser sur plusieurs volets: capteur d’aérosol capteurs radiatifs capteur d’ozone transmission des mesures aéroclipper « allégé »

23. ☺