Carnet de campagne STRATEOLE-2

STRATEOLE-2 est un projet franco-américain initié par le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD-IPSL), dédié à l’étude de la tropopause tropicale. Les lâchers des 6 ballons de la première campagne du projet Stratéole-2 se déroulent sur l’aéroport international des Seychelles entre mi-octobre et mi-décembre 2019. Suivez nos collègues et le déroulement de la campagne au jour le jour sur ce carnet de campagne.

Lundi 14 octobre

Mardi 15 octobre

Lundi 21 octobre

Vendredi 25 octobre 2019

Mardi 5 novembre 2019

Mardi 12 novembre 2019

Mercredi 13 novembre 2019

Lundi 18 novembre 2019

Vendredi 22 novembre 2019

Mercredi 27 novembre 2019

Samedi 30 novembre 2019

Jeudi 5 décembre 2019

Samedi 7 décembre 2019

Lundi 9 décembre 2019

Lundi 14 octobre

L'équipe du CNES est arrivée la première aux Seychelles le 11 octobre. Depuis, le camp s'installe doucement : l'emplacement de nos deux chapiteaux a été redéfini (suite à des travaux d’aménagement de l'aéroport), le chariot élévateur télescopique a été installé.

Mardi 15 octobre

Sous un ciel ensoleillé et avec un vent faible, les équipes CNES et laboratoires scientifiques effectuent le montage du chapiteau des équipes de préparation des ensembles suspendus.

Lundi 21 octobre

L’équipe de campagne Stratéole-2 s’est significativement renforcée ce week-end sur le site de lâcher aux Seychelles. Cinq personnes de l’équipe scientifique travaillent désormais sur place, deux autres les rejoindront cette semaine. Nous rentrons donc dans la phase active de la campagne, que nous attendions tous impatiemment depuis si longtemps. Cela fait en effet déjà cinq ans que nous avons commencé la collaboration entre le LMD, le LATMOS, l’IPSL et la DT-INSU pour réaliser la nacelle Zéphyr qui embarquera les instruments scientifiques développés dans la dizaine de laboratoires partenaires du projet, en France et aux Etats-Unis.

Le chapiteau de préparation des chaînes de vol, dans lequel nous allons travailler pendant toute la campagne, a été érigé la semaine dernière par nos collègues du CNES, à quelques pas de la piste d’atterrissage de l’aéroport international de Mahé. C’est en effet sur le site même de l’aéroport que nous réaliserons nos lâchers de ballons, prévus pour début novembre. La construction d’un autre chapiteau, destiné à la préparation des ballons, a été retardé la semaine dernière à cause des intempéries qui ont causé des dégâts importants aux Seychelles (glissements de terrain, inondations, routes dégradés). Ces fortes précipitations sont associées à la phase positive de l’IOD (Indian Ocean Dipole), une oscillation de la température de surface de la mer à l’échelle de l’Océan Indien. En ce moment, les eaux de surface sont plus chaudes à l’ouest de l’Océan, favorisant le développement de systèmes convectifs profonds dans la région Seychelloise. La météo de la semaine à venir risque encore d’être assez humide, mais nous espérons pouvoir terminer rapidement ces premiers préparatifs, afin de procéder aux premiers tests de nos nacelles.

Vendredi 25 octobre 2019

La préparation du premier vol ballon a débuté depuis quelques jours sur le terrain. Côté laboratoires scientifiques, nous sommes impliqués à la fois dans la réalisation d’instruments et dans la fabrication de la nacelle « charge utile » Zéphyr qui embarque ces instruments pendant les vols longue durée. Le CNES, quant à lui, développe les ballons ainsi que la nacelle « de servitude » Euros, qui permet d’assurer la sécurité des vols.

Le premier vol est un vol d’ouverture, dont l’objectif est de nous permettre de tester en grandeur nature l’ensemble des systèmes (ballon et nacelles) développés pour Stratéole-2 au cours des dernières années. Nous n’embarquerons pas de vrais instruments, mais la nacelle Zéphyr sera équipée d’instruments leurres, afin de simuler autant que possible un vol réel.

Parmi les différentes activités, nous préparons la structure légère qui va accueillir les panneaux de cellules solaires de la nacelle Zéphyr. Ces panneaux rechargent des batteries situées à l’intérieur de la nacelle tous les jours et nous permettent d’effectuer des vols de très longue durée. Le dimensionnement au plus juste de ce système de fourniture d’énergie a constitué l’un des défis de la conception de la nacelle Zéphyr, et nous avons hâte de le tester en vol.

Nous installons également le « Centre de Contrôle Mission » aux Seychelles. Lorsque les ballons auront été lâchés, c’est via cette interface que nous continuerons à communiquer avec nos nacelles et pourrons suivre leur fonctionnement.

Enfin, le site web du projet vient d’être mis à jour : c’est le lieu pour en apprendre un peu plus sur Stratéole-2.

Mardi 5 novembre 2019

Le test d’aptitude au vol de la première nacelle Zéphyr s’est déroulé sans problème la semaine dernière. La nacelle est donc désormais considérée comme apte au vol et est stockée dans un local climatisé en compagnie du reste de la chaîne de vol, sans que nous ayons la possibilité d’y effectuer la moindre modification. Telles sont les contraintes du spatial !

Le début de campagne se déroulait ainsi sans problème, jusqu’à ce que nous apprenions que la station de radiosondage de la météo seychelloise était tombée en panne. Or, avant de pouvoir lancer un ballon longue durée, nous avons besoin de connaître le profil de vent au-dessus des Seychelles fourni par le radiosondage. En effet, une étape critique du vol longue durée est la pressurisation du ballon lorsque celui-ci arrive à son altitude de croisière (vers 20 km d’altitude). Une fabrication défectueuse du ballon peut entraîner son explosion à la pressurisation… Nous souhaitons donc éviter que cette étape se produise au-dessus d’îles habitées, afin de limiter les risques pour les populations en cas de fin de vol anticipée. La mesure du profil de vent nous permet de simuler l’ascension du ballon jusqu’à son altitude de pressurisation et, ainsi, de nous assurer que celle-ci se produit sur l’océan. Sans radiosondage, nous ne pouvons simplement pas lancer notre ballon…

Branle-bas de combat donc en fin de semaine dernière. Il nous faut trouver en urgence une solution pour remplacer la station de radiosondage Seychelloise, le dépannage de celle-ci étant impossible avant une longue semaine. Grâce au SIRTA ( https://sirta.ipsl.fr ), et à son directeur Martial Haeffelin, nous pouvons contacter la société Météomodem qui accepte de nous louer une station de radiosondage. Alors que Karim et Marc-Antoine vont chercher la station jeudi après-midi à Fontainebleau, le CNES effectue les démarches de douane nécessaires pour importer le matériel aux Seychelles, et nous mettons tout en œuvre pour obtenir un ordre mission en quelques heures (dont l’accord du fonctionnaire sécurité-défense du CNRS, merci Gaëlle!) Samedi, Marc-Antoine peut prendre l’avion pour les Seychelles ! Accueilli par une haie d’honneur à son arrivée dimanche matin, il pouvait effectuer un premier radiosondage dès lundi soir. La campagne repart, notre premier vol ne devrait plus tarder !

Mardi 12 novembre 2019

Les campagnes ballon se ressemblent souvent, alternant stress, excitation, frustration, et joie enfin quand un lâcher est réussi et que les instruments que nous avons passé des mois à fabriquer et à tester dans nos laboratoires fonctionnent, là-haut et si loin de nous, dans la stratosphère.

La première campagne Stratéole-2 n’échappe pas à cette règle !

Le stress tout d’abord : ce sont les conditions météorologiques dans l’ouest de l’Océan Indien qui se sont chargées de nous le fournir. Les eaux de surface de cette partie de l’océan sont en ce moment anormalement chaudes, favorisant les phénomènes de convection profonde au-dessus des Seychelles. Comme, de plus, nous lançons nos ballons de l’aéroport international, il faut que les créneaux météorologiques favorables coïncident avec les périodes sans activité aérienne… la semaine dernière, nous doutions de pouvoir trouver une solution.

L’excitation ensuite, quand apparaît un alignement des critères nous permettant d’envisager un vol. Il nous faut alors réviser nos différents rôles : une équipe sur le terrain au plus près de la nacelle et des opérations sur le ballon, une autre devant les écrans pour vérifier que les paramètres de fonctionnement sont nominaux. Il nous faut également vérifier une fois de plus la chronologie négative avant le lâcher : les différentes opérations qui doivent se succéder dans un ordre bien précis pour garantir que la nacelle est prête le jour J à effectuer un vol de 3 mois à 20 km d’altitude.

La frustration encore, lorsque après tant d’attentes et d’imprévus, une averse impromptue vient faire avorter les opérations de lâcher quelques dizaines de minutes à peine après qu’elles ont commencé. Le terrain détrempé, l’incertitude météo, la reprise prochaine des vols avion interdit toute possibilité de recommencer la tentative. Nous pouvons toutefois nous réconforter en constatant que le matériel de vol n’a pas souffert grâce à l’avertissement du gardien du site qui, le premier, nous a averti de l’arrivée imminente de la pluie.

La joie enfin, comme quand la nuit dernière, nous réussissons le premier lâcher de la campagne dans une atmosphère presque magique : une journée magnifique, les couleurs éclatantes de la mer et de la végétation Seychelloise, l’animation diurne de Mahé qui soudain se calme à la tombée du soleil, les quelques nuages encore à l’horizon qui se teintent de rouge, la lune presque pleine qui se lève, un aéroport sans avion pour toute la nuit, et seuls les bruits des animaux nocturnes pour nous accompagner jusqu’au matin.

La nuit nous fût favorable, mais cela ne fût pas sans une certaine dose de stress. Les campagnes ballons, toujours !

Mercredi 13 novembre 2019

Deuxième lâcher de ballon de nuit réussi pour Stratéole2 avec un lâcher parfait pour le plus grand ballon CNES super-pressurisé depuis au moins 40 ans et la première nacelle scientifique Zéphyr.

Lundi 18 novembre 2019

Aujourd'hui nous testons l'instrument américain RACHuTS (Reeldown Aerosol Clouds Humidity and Temperature Sensor) qui semble prêt à être lancé. RACHuTS va établir des profils de la tropopause tropicale chaque nuit en déroulant des détecteurs jusqu'à 2 km sous la nacelle.

Vendredi 22 novembre 2019

Le temps passe très vite en campagne, et chacun se doit d’être le plus réactif possible. A cet égard, l’équipe de la nacelle scientifique Zéphyr fut en tout point remarquable cette semaine.

Après le lâcher du 3^e ballon de la campagne dans la nuit de lundi à mardi, qui embarquait pour la deuxième fois la nacelle Zéphyr, nous nous apercevons que les communications entre la nacelle et le centre de contrôle mission (CCM) ne sont pas aussi performantes que prévues. Les données recueillies par les instruments embarqués mettent trop de temps à nous arriver. Ce qui n’est pas un problème critique pour ce vol — les instruments à bord produisant une quantité raisonnable de données — le deviendra pour les vols suivants, qui embarqueront des instruments beaucoup plus verbeux. Pourtant, lors des nombreux tests que nous avions réalisés, à Guyancourt pendant plusieurs mois et ici, aux Seychelles, avant chaque lâcher, les débits de communication étaient conformes à nos attentes.

Après un jour de vol qui confirme le diagnostic, nous faisons une réunion de crise le mercredi matin, avec deux objectifs : nous convaincre que le problème ne se produit qu’en vol, et identifier toutes les raisons susceptibles de produire ce défaut. Chaque membre de l’équipe, avec ses propres compétences (radio-fréquence, électronique, informatique, système, etc.), apporte ses informations, chaque détail est étudié, la concentration de chacun est totale : nous savons que le temps nous est compté. En une heure, il nous apparaît certain que le problème provient de la structure de panneaux solaires : c’est le dernier élément que nous montons sur la nacelle avant le vol. Sans cette structure, nous communiquons parfaitement ; avec…

La journée de mercredi et le jeudi matin sont ainsi consacrés à effectuer divers tests de communication en éliminant petit à petit les éléments constituant la structure des panneaux solaires. Nous mettons finalement en évidence que l’antenne Iridium permettant les communications avec le sol est masquée par les éléments métalliques (pourtant fins) de cette structure. Nous avons identifié la cause, il nous faut maintenant trouver un remède.

Modifier la structure des panneaux nous ferait courir le risque important de perdre la source d’énergie de la nacelle. Nous n’avons donc d’autre choix que de déplacer l’antenne au-dessus de la structure. C’est un risque également : l’antenne était jusqu’alors protégée du froid à l’intérieur de la nacelle. La faire remonter, c’est la sortir de la nacelle et l’exposer aux températures les plus froides de l’atmosphère terrestre (-86°C mesurés lors d’un radiosondage effectué par nos collègues américains de Stratéole 2). Mais ce risque nous paraît moindre.

L’avenir nous dira si nous avions raison : notre prochain vol avec la nacelle Zéphyr modifiée est déjà prévu pour ce week-end. Le temps passe très vite en campagne !

Mercredi 27 novembre 2019

Nous avons renoncé au créneau de vol la nuit dernière, en raison de l’évolution prévue des conditions météorologiques. Un autre créneau météo dans l’après-midi a été accepté par l’aéroport, mais une nouvelle perturbation est apparue sur le créneau visé et il a fallu renoncer encore. Les prévisionnistes sont face à une situation exceptionnelle, il apparait que celle-ci n’est pas prévisible par les modèles. Ils sont limités à travailler en « now & then-casting », en gros on prolonge la dynamique de ce que l’on observe par satellite.

Pourquoi cette situation météorologique calamiteuse pour des lanceurs de ballons ? Explications de Riwal Plougonven du LMD-IPSL

L’Indian Ocean Dipole (IOD) désigne un phénomène comparable à El Nino Southern Oscillation (ENSO), mais pour l’Océan Indien (il est parfois désigné ‘Indian Nino’). C’est un phénomène couplé entre l’atmosphère et l’océan. Il se manifeste sur les températures de surface de l’océan, les vents de surface et l’activité convective.

Dans les deux cas (ENSO et IOD) les noms sont un peu trompeurs : il ne s’agit pas véritablement d’une oscillation au sens des oscillations d’un pendule ou d’un ressort, ou d’un dipole. Plutôt on distingue deux états extrêmes dans lesquels le système peut se retrouver. Dans le cas d’un IOD ‘positif’, la situation diffère de la situation ‘neutre’ (ou climatologique) par les caractéristiques suivantes :

- les anomalies chaudes detempératures de surface de l’océansont déplacées vers l’ouest du bassin,

- les vents de surface sont plus forts vers l’ouest,

- l’activité convective est plus forte et plus localisée à l’ouest du bassin.

Ces caractéristiques vont de pair et se renforcent : l’activité convective est favorisée au-dessus des anomalies chaudes, elle met en place une circulation atmosphérique renforçant les vents vers l’ouest, ceux-ci ‘poussent’ les eaux chaudes vers l’ouest du bassin.

Schéma des états positifs et négatifs de l’IOD

L’échelle de temps d’un évènement est de six mois environ (cette échelle de temps est liée à l’inertie de l’océan et des ondes équatoriales océaniques qui déplacent la thermocline dans l’océan). Les évènements d’IOD positifs sont plus fréquents que les évènements négatifs (il ne s’agit pas d’une oscillation où l’on passerait d’un état positif à un état négatif ; les variations de l’IOD sont irrégulières et apériodiques).

L’intensité de l’IOD peut être suivie par la différence de température entre l’est et l’ouest de l’Océan Indien équatorial. Le Bureau of Meteorology de l’Australie publie une série temporelle de cet indice (ci-dessous) : l’indice IOD est très positif depuis la fin de l’été 2019. Le graphe suggère que le maximum de l’IOD est passé et qu’il devrait décroître dans les semaines qui viennent, et ceci serait en accord avec les prévisions saisonnières publiées par le Bureau of Meteorology.  

[Sources : Australian Bureau of Meteorology ; tp://www.bom.gov.au/climate/enso/indices.shtml?bookmark=iod - Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Indian_Ocean_Dipole]

Samedi 30 novembre 2019

Le travail de préparation continue sur la nacelle Zéphyr STR1 qui sera livrée lundi matin. STR1 emporte :

• le LIDAR nuages BECOOL pointé au nadir, du LATMOS
• Le flux-mètre BOLDAIR pour les flux thermiques montants, du LATMOS
• Le sondeur atmosphérique par occultation GPS ROC, du SCRIPPS Institution of Oceanography.

Jeudi 5 décembre 2019

Mauvais temps persistant, vent de 10 à 15 m/s et pluies de temps en temps, conditions plus favorables estimées à partir de jeudi soir. Une tempête tropicale est en formation au Nord de Madagascar.

Nous tentons le lâcher de vol TTL2 dans la nuit du 4 au 5. Bon déroulé du gonflage, mais une fois le ballon en place, les rafales de vent s’intensifient, venant déformer violemment la bulle de gaz. Le ballon a probablement été endommagé et nous décidons de mettre fin à la tentative, ne voulant pas risquer l’ensemble suspendu TTL2.  

Une conférence de presse a lieu le 5 matin dans les locaux de SMA, en présence des deux stations de télévision et de représentants de la presse écrite. Beaucoup de questions pertinentes : le sujet du changement climatique est pris au sérieux dans cette région insulaire.

Samedi 7 décembre 2019

La tempête tropicale Belna s’est éloignée des Seychelles en direction du Sud. Le temps est enfin un temps de saison, très peu de vent et des pluies occasionnelles. Nous en profitons donc pour réaliser 3 vols de nuit hier et aujourd'hui. Ce choix est quasiment imposé par la difficulté à obtenir des créneaux aéroport de jour et de leur caractère souvent plus incertain pour les conditions météorologiques.

Rien à signaler sur les 4 vols en cours, tout va bien jusqu’à présent. Le 6 au matin lâcher de TTL2 puis de STR1, le 7 au matin lâcher d’un vol STR2.

Lundi 9 décembre 2019

Les vols en cours se déroulent toujours normalement : 100 jours de vol en cumulé sur tous les ballons !

Le 8 au matin lâcher d’un vol STR2, le huitième et dernier vol de la campagne, en pleine nuit entre deux vols internationaux. Bon début de vol.       

Enfin, l'équipe du LMD sur place diminue : Claire et moi-même rentrons sur Paris aujourd'hui.

En savoir plus

Texte : Albert Hertzog (LMD-IPSL) et Philippe Cocquerez (CNES)

Edition et mise en page : Isabelle Genau (ICoM - Service de communication IPSL) - Octobre 2019