Projet de recherche CG/DD1/01 (Action de recherche CG)
Contexte
L'atmosphère de la Terre change. En dehors des variations naturelles, une grande influence antropogénique à été reconnue. La quantification et la compréhension de ces changements fait partie des objectifs du projet ESAC.
Objectifs
Le projet ESAC a pour but de contribuer à l'évaluation des changements atmosphériques, en particulier de la composition de la stratosphère, incluant la couche d'ozone et les constituants appauvrissant la couche d'ozone, les effets de la pollution troposphérique et des changements du rayonnement UV à la surface de la Terre. Les différentes échelles de temps et spatiales de ce changement doivent être identifiées. Le but est de fournir les bases scientifiques des régulations pour préserver l'atmosphère terrestre et l'environnement.
ESAC aide à assurer la continuité de la participation belge dans les programmes internationaux telles que le NDSC et le WCRP (World Climate Research Program) et dans le développement de techniques de détections et d’ approches d'étude nouvelles ou améliorées.
Méthodologies
La méthode utilisée par ESAC est principalement basée sur les observations expérimentales, couplée aux méthodes de modélisation numérique.
Les observations sont faites avec des méthodes de télédétection basées sur la spectroscopie optique dans les bandes spectrales UV-visible (Differential Optical Absorption Spectroscopy, ou DOAS) et infrarouge (par transformé de Fourier, ou FTIR) et sur la radiométrie spectrale dans l'UV. Des sondages d'ozone in situ sont faites régulièrement à Uccle. Les instruments fonctionnent sur une base quasi continue dans quatre stations en Europe dont trois font partie du réseau NDSC: Harestua (Norvège), Jungfraujoch (Suisse), OHP (France) et Uccle (Belgique). Les séries temporelles obtenues sont complétées par des données venant de campagnes de mesures dans des sites particuliers, et de données provenant d'expériences spatiales, en particulier d’ATMOS à bord du Space Shuttle. En même temps, les mesures servent aux efforts de validation de modèles atmosphériques et de mesures prises depuis l'espace.
Des modèles numériques avancés sont exploités pour soutenir l'interprétation des données.
Les mesures en laboratoire de paramètres spectroscopiques de gaz atmosphériques sont faites pour améliorer les résultats obtenus des spectres atmosphériques.
Partenaires
L'ESAC compte 4 partenaires qui se complètent l'un l'autre:
L'Institut Royal Météorologique (KMI-IRM), l'Institut d’Astrophysique et de Géophysique de l'Université de Liège (ULg), le Laboratoire de Chimie Physique Moléculaire de l'Université Libre de Bruxelles (ULB), et l'Institut d'Aéronomie Spatiale de Belgique (IASB-BIRA) qui coordonne ce projet.
Ils se partagent les responsabilités concernant les observations et l’ analyse des données.
L'IASB-BIRA, l'ULg, et l'IRM-KMI contribuent aux activités de validation des mesures spatiale, particulièrement les mesures d'ozone; et l'ULB et l'IASB-BIRA s'occupent des mesures en laboratoire.
Attention particulière et méthodologies pour chaque partenaire:
1. Pour l'IRM-KMI:
- Détermination des tendances d'ozone et leurs origines en Belgique, et des études des échanges d'ozone entre la couche limite de l'atmosphère et la troposphère libre. A cette fin, de longues séries temporelles d'ozone, d'UV-B et de paramètres météorologiques appropriés sont également utilisés. Ces séries proviennent de sondages réguliers par ballon et de mesures obtenues par photospectrométrie, après homogénéisation.
- Des prévisions d'abondance d'ozone et d'index UV-B, par le biais d’un modèle de rayonnement; des contrôles de qualité sont fournis journalièrement par des observations de l'UV-B.
2. Pour l'ULg:
- Évaluation de la variabilité et des tendances d'espèces stratosphériques et troposphériques et de certains gaz à effet de serre à la station de la Jungfraujoch. Les séries temporelles ont débuté en 1985.
- Développement de techniques opérationnelles FTIR.
- Contribution à l'expérience ATMOS : collecte et validation de données.
3. Pour IASB-BIRA:
- Validation de mesures d'ozone et de NO2 au sol.
- Amélioration de la technique DOAS et développement d'instruments.
- Développements d'algorithmes d’analyse de spectres FTIR.
- Détection des variations d'ozone, de NO2, de OClO et de BrO aux trois sites NDSC impliqués.
- Support en modélisation.
4. Pour l'ULB et l'IASB-BIRA :
- Spectroscopie en laboratoire avec le spectromètre à transformé de Fourier.
- Études théoriques concernant le bilan radiatif de la Terre.
- Études de la couche limite de pollution à Bruxelles par des mesures long-path DOAS.
- Campagnes de mesures avec des instruments mobiles.
Produits et résultats attendus :
- Prévisions de l'index UV qui sont distribuées aux média. La signification de ces prévisions est expliquée au public dans une brochure.
- Des techniques de mesures améliorées (instruments, algorithmes,...) et une meilleure caractérisation des instruments utilisés.
- Archivages de bases de données validées des abondances des constituants atmosphériques.
- Homogénéisation de longue série temporelle d'ozone (contenu total et distribution verticale) et UV-B.
- Données spectroscopiques en support aux études atmosphérique.
- Analyse des tendances de divers constituants atmosphériques, en particulier de l'ozone et de son bilan troposphérique.
- Études de processus, par exemple au sein de THESEO, la campagne troposphérique au Jungfraujoch.
- Contributions aux validations satellites, en particulier ATMOS, HALOE/UARS, TOMS.
- Contributions aux évaluations internationales (par exemple, évaluation dans le cadre de SPARC de tendances dans la distribution verticale de l'O3, évaluation WMO/UNEP de la diminution d'O3) qui ont servi de base aux réglementations telles que les protocoles de Montréal et de Kyoto, et aux décisions des décideurs politiques.
Collaborations nationales et internationales
- Les partenaires NDSC, y compris des groupes expérimentaux et de modélisation.
- Membres des Steering Committees du NDSC et SPARC.
- Les partenaires des projets et de campagnes CE, comme COSE, SUVDAMA, PAUR, COST 713, RIFTOZ, TOR-2 (EUROTRAC-2), SCUVS-3, THESEO, ‘Ozone destruction by stratospheric bromine’; membre de l'European Ozone Research Co-ordinating Unit - THESEO Core group.
- Membre de l'ozone SAF (Satellite Application Facility) de EUMETSAT.
- Relatif au projet ATMOS : JPL, Caltech, Harvard, LaRC, GSFC, NCAR, U. Denver, U. Alabama, AER,...
- Équipes satellite (ATMOS, HALOE, CLAES, MOPITT, TOMS, CRISTA, the ENVISAT Atmospheric Chemistry Validation Team...).
- Solvay, plusieurs universités (par exemple, l'UCL, le Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique de l'Université de Reims, CNRS-SA et l'Université de Paris VI), et l'University de Waterloo (Canada), pour des collaborations sur les données spectroscopiques de laboratoire et sur la dégradation et le forçage radiatif de l'HFC-365mfc.
Experimental studies of Atmospheric changes (ESAC): final report
De Mazière, M. - Colin, R. - De Muer, D. ... et al Brussels: OSTC, 2001 (SP0921)
[Pour télécharger]
[Epuisé]
Experimental studies of atmospheric changes (ESAC): summary
Brussels: OSTC, 2001 (SP0991)
[Pour télécharger]
Experimentele studies van veranderingen in de atmosfeer (ESAC): synthese
Brussel: DWTC, 2001 (SP0992)
[Pour télécharger]
Etudes expérimentales de changements atmosphériques (ESAC): synthèse
Bruxelles: SSTC, 2001 (SP0993)
[Pour télécharger]
