[II] A DDU, on surveille la couche d’ozone

Salut à tous !

On se retrouve alors que la fin de l’hivernage approche pour nous, le premier bateau est prévu pour début novembre. En attendant la fin de notre isolement, on croirait que le temps est suspendu ici, parfois il nous semble que ces 8 derniers mois sont passés en un éclair et parfois, en une éternité !

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Au milieu de nulle part : DDU.

En tout cas je trouve enfin le temps de vous rédiger cet article promis depuis longtemps. Vous aurez ainsi un aperçu de mon quotidien et de la nature de mon travail à DDU. Cet article est complémentaire au précédent, prenez le temps de le relire si nécessaire !

Mon quotidien :

Tous les jours, je commence par … regarder les prévisions météo de la nuit à venir. En effet, les mesures de surveillance des PSC ne peuvent se faire que lorsque le ciel est complètement dégagé. La raison est simple, nous souhaitons étudier des nuages qui se trouvent à des hautes altitudes, alors tous ceux qui sont en dessous nous empêchent de « voir » correctement les PSC.

D’autre part l’instrument que j’utilise, un LIDAR (LIght Detection And Ranging) atmosphérique, s’utilise uniquement de nuit (voir le paragraphe sur ci-dessous concernant la réception). Vous pouvez considérer qu’il s’agit d’un RADAR mais qui utilise de la lumière. Il existe beaucoup d’autres applications de cet instrument, que vous pouvez facilement trouver sur internet.

Plan de la base :

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Ensuite, si les conditions le permettent je me rends au bien nommé « Shelter Lidar », qui abrite ma salle de manip. Sinon je travaille au bureau sur l’analyse des données LIDAR récoltées ces dernières années.

Le shelter vu de dehors :

Et à l’intérieur :

J’allume alors les équipements de mesure et je lance les logiciels de surveillance des données. Tout au long de la nuit ( entre 2h et 14h selon l’époque de l’année ), je surveille l’évolution des mesures et je vérifie qu’elles sont correctes. En parallèle je peux continuer mon travail de bureau, quand tout va bien, le LIDAR fonctionne sans mon intervention ! Régulièrement, les conditions météos se dégradent et je dois interrompre les mesures, et parfois, des incidents techniques peuvent survenir…

Comment fonctionne le LIDAR ?

L’instrument est divisé en deux blocs distincts : la partie dite d’émission, et celle de réception.

L’émission est assurée par un laser vert, qui traverse les différentes couches de l’atmosphère jusqu’à celles qui nous intéressent, entre 15 et 30 km d’altitude. Cette lumière monochrome, puissante et uni-directive à la propriété d’interagir avec les particules présentes dans l’atmosphère. Lors de ces interactions, les particules nous renvoient au sol un signal lumineux qui est différent selon les propriétés de la particule.

Le laser sur le banc de manip :

A la réception, un télescope concentre la lumière renvoyées par les particules avec lesquelles le laser à interagi. Il l’envoie ensuite à un ensemble de détecteurs et à des ordinateurs qui permettent la visualisation et l’interprétation des mesures en temps réel. Les détecteurs utilisés sont sensibles à de très faibles quantités de lumière, s’ils sont sur-éclairés, ils sont rapidement hors-service. Donc les mesures n’ont lieu que de nuit, et tant mieux car ici elles sont très belles !

Le télescope

La sortie du laser et l’entrée du télescope se font par des ouvertures dans le toit du shelter, protégées par des trappes. Nous récupérons ainsi plusieurs types d’informations sur les particules de polluants atmosphériques :

  • l’altitude à laquelle se trouvent les particules.
  • les propriétés de taille et de forme des particules.
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Les trappes sur le toit du shelter

 Le métier de LIDARiste à DDU

Le poste de LIDARiste (ou encore d’opto-électronicien), est une mission d’instrumentation scientifique d’un an, dans les domaines de l’optique et de l’électronique.  Il s’agit d’un poste de type « Volontaire Service Civique », les mesures s’effectuant de nuit, le LIDARiste travaille avec un rythme biologique opposé à celui du reste de la base pendant l’hiver. Ce poste a pour vocation d’assurer la récupération et le traitement de données climatiques cohérentes sur plusieurs dizaines d’années. Le laboratoire de recherche qui mène les activités LIDAR à DDU s’appelle le LATMOS (Laboratoire de l’Atmosphère et d’Observation Spatiale). La station LIDAR de DDU appartient à un réseau de mesures atmosphériques mondial, regroupé sous l’acronyme NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change).

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Sortie du laser lors d’une nuit de mesure 

 

A bientôt pour un article plus ensoleillé j’espère,

LIDARement,

Anne-Gaëlle.

 

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[I] À DDU, on surveille la couche d’ozone.

Bonsoir à vous, amis du pôle sud !

Ce soir, je vais vous raconter en quoi consiste mon travail  sur la base de Dumont D’Urville. Rassurez-vous je ne vais pas me livrer à un exposé scientifique ici, mais j’ai à cœur de vous expliquer la raison de ma présence en Antarctique.

La couche d’ozone, ça vous dit quelque chose ? Oui, probablement, mais  savez-vous ce qu’il en est de son évolution ces dernières années ? Je m’adresse à un public averti, mais je me propose de vous rappeler ce qu’est exactement la couche d’ozone, ainsi que pourquoi et comment il est nécessaire de l’étudier depuis les pôles…

Tout d’abord, lorsqu’on parle de « couche » d’ozone, il s’agit d’une partie de l’atmosphère qui s’étend entre 15 et 35 km d’altitude, dans laquelle la concentration en molécules d’ozone est naturellement plus importante que dans le reste de notre atmosphère :

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La couche d’ozone – Schéma non à l’échelle

Les cellules des êtres-vivants sur Terre, peuvent être détériorées par les rayons ultra-violet émis par le Soleil. Les molécules d’ozone contenues dans cette couche nous protège de ces UV, en absorbant une partie du rayonnement.

Si on fait l’exercice de ramener l’épaisseur de cette couche à la pression au niveau du sol, on obtient une pellicule de 3 mm d’épaisseur environ…

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Et pourtant, cela suffit à nous protéger de l’action néfaste du rayonnement UV du Soleil !

Le problème, c’est que la communauté scientifique s’est aperçue depuis les années 70, qu’un phénomène cyclique de destruction de cette couche d’ozone se produisait. Tout les ans au-dessus des pôles, l’épaisseur de la couche d’ozone se réduit jusqu’à l’équivalent de moins d’un demi millimètre d’épaisseur. C’est ce qu’on appelle, « le trou de la couche d’ozone ».

Voici des images satellites datant de 2015, montrant la différence entre l’épaisseur de la couche d’ozone en hiver et en été austral. L’échelle en couleur est très visuelle : plus on tend vers du rouge, plus la concentration en ozone est élevée, plus on tend vers du bleu foncé, plus elle est faible…

Images satellite recolorées de la couche d’ozone

On observe que ce phénomène se produit uniquement au-dessus des pôles, et est plus marqué au-dessus du pôle sud qu’au pôle nord. Cela à conduit à l’étude du mécanisme de destruction de l’ozone pour comprendre son origine. On est parvenu à identifier depuis une décennie environ, que ce sont des nuages très particuliers, les « nuages stratosphériques polaires » (ou « Polar Stratospheric Clouds » soit PSC en Anglais), qui sont la clé du mécanisme.

Ces nuages se forment seulement dans la basse stratosphère (entre 10 et 30 km d’altitude) et à condition que des températures très basses soient atteintes (inférieures à – 75°C environ). Malheureusement, ils captent les molécules des gaz industriels émis par l’homme. Ces gaz ont la propriété de réagir avec l’ozone en le détruisant, lorsqu’ils sont activés par les rayonnements du Soleil.

Les nuages stratosphériques polaires accumulent et conservent ces molécules de gaz néfastes durant l’hiver. Lorsque l’été arrive, le Soleil active des réactions en chaînes entre ces gaz et l’ozone, et c’est la catastrophe…

Il est très rare d’en observer, car ils ne se forment qu’aux pôles d’une part, et parce qu’il faut être au bon endroit au bon moment de l’année. J’ai eu la chance d’en photographier un il y a quelques jours, alors je vous présente en exclusivité l’objet de tout mes tracas :

Il faut reconnaître que ce sont de très beaux nuages, mais ne nous ne laissons pas berner par leur apparence ! Ce sont les différentes molécules de gaz néfastes qu’ils transportent qui diffusent la lumière avec toute cette palette de couleurs irisées…

J’espère ne pas vous avoir perdu en cours de route, car le meilleur reste à venir. A DDU, l’épaisseur de la couche d’ozone est mesurée à distance toute l’année par un appareil au sol et une fois par mois, un ballon-sonde « d’ozosondage » est lancé dans l’atmosphère.

De plus, afin d’étudier les nuages stratosphériques polaires, une expérience scientifique utilisant un laser est installée à DDU. Le laboratoire qui m’emploie, basé à Paris, est responsable de cette expérience, il se nomme le LATMOS.

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Le laser vert de DDU ou « LIDAR » qui sonde le ciel

Mon travail consiste à mesurer avec ce laser les caractéristiques de ces nuages stratosphériques polaires, lorsqu’ils passent au-dessus de DDU…

Dans le prochain article, je vous expliquerai plus en détails en quoi cela consiste au quotidien, à grand renfort de photos de mon laboratoire et des installations que j’utilise 🙂

Ozonement,

Anne-Gaëlle.