BLLAST : étude de l'atmosphère au coucher du soleil (06-07/2011)

Une campagne de mesure a été lancée le 14 juin sur le plateau de Lannemezan (Hautes-Pyrénées) par le Laboratoire d'aérologie (CNRS/Université Paul Sabatier-Toulouse 3), en partenariat avec Météo-France, l'observatoire Midi-Pyrénées et une vingtaine d'autres laboratoires européens et américains. Elle se déroulera jusqu'au 8 juillet. Divers instruments (ballons captifs, radars, drones, avions...) quadrillent les airs sur un rayon de 20 kilomètres et jusqu'à 4 kilomètres d'altitude pour décrire les mouvements encore mal connus de la couche basse de l'atmosphère, en particulier ceux qui apparaissent au moment du coucher du soleil.

Menée sur un site expérimental de 20 kilomètres de diamètre situé à Lannemezan, la campagne BLLAST (Boundary Layer Late Afternoon and Sunset Turbulence) permettra d'observer les premiers kilomètres de l'atmosphère pour étudier les mouvements qui l'agitent, en particulier en fin d'après-midi. Cette phase de transition entre le jour et la nuit est encore mal comprise par les scientifiques. Pourtant, elle joue un rôle important en météorologie et conditionne le transport et la diffusion de la vapeur d'eau et des composés en traces, comme les polluants et les aérosols. À terme, les données recueillies lors de la campagne BLLAST contribueront ainsi à affiner les modèles opérationnels de prévision numérique du temps et de dispersion des polluants.

Le comportement des masses d'air dans les premiers kilomètres de l'atmosphère varie tout au long du cycle diurne. En pleine journée, le sol chauffé par le soleil transmet une partie de cette chaleur à l'air qui se trouve à son contact. L'air réchauffé a alors tendance à s'élever et des tourbillons apparaissent. Lorsque le soleil se couche, certaines surfaces, qui ont emmagasiné de la chaleur pendant la journée, continuent à réchauffer l'air alors que d'autres cessent déjà. Les tourbillons apparus dans la journée se déforment alors selon des mécanismes complexes avant de disparaître : au milieu de la nuit, seuls les vents façonnent la couche basse de l'atmosphère.

Comment les tourbillons évoluent-ils en fin d'après-midi ? Quel est l'impact sur le transport de la vapeur d'eau et des aérosols ? La campagne BLLAST met en oeuvre des dizaines de systèmes d'observation complémentaires pour répondre à ces questions et produire la description la plus complète possible des premiers kilomètres de l'atmosphère.

Pendant les quatre semaines de campagne, des capteurs installés sur des mâts et des ballons captifs attachés au sol mesureront les caractéristiques de la surface et de la première couche d'air à son contact (humidité du sol, variables météorologiques à plusieurs altitudes mesurées à haute cadence, composantes du rayonnement solaire, concentrations d'aérosols...).

Cette campagne se distingue aussi par le caractère novateur de plusieurs des systèmes de mesures utilisés. Pour la première fois, des drones instrumentés (1) (notamment MASC de l'Université de Tübingen, M2AV de l'Université de Braunschweig et SUMO de l'université de Bergen), combinés à des avions de recherche (Piper Aztec français de l'unité Safire et Sky Arrow italien de l'Ibimet), sont utilisés pour étudier l'atmosphère. Drones et avions explorent les airs entre 30 mètres et 4 kilomètres et mesurent la température, l'humidité et le vent à la résolution très fine de quelques mètres pendant toute la durée des vols. Météo-France a par ailleurs développé une nouvelle sonde sous ballon captif pour mesurer la turbulence et adapté certains de ses ballons sondes aux besoins spécifiques de la campagne. Ces ballons sont d'ordinaire conçus pour éclater à une vingtaine de kilomètres d'altitude. Les sondes qu'ils emportent effectuent des mesures pendant toute la montée, mais sont ensuite perdues. Pour la campagne BLLAST, Météo-France a conçu des ballons qui éclatent à seulement quelques kilomètres du sol. Les sondes peuvent alors être récupérées et réutilisées, ce qui permet d'intensifier la fréquence des mesures.

Laboratoires et services de recherches français impliqués dans la campagne

Laboratoire d'aérologie de Toulouse (LA/OMP, CNRS/Université Toulouse3), Groupe d'étude de l'atmosphère météorologique (GAME/CNRM, Météo-France/CNRS), Laboratoire de météorologie dynamique (LMD/IPSL, CNRS/Ecole Polytechnique/UPMC/ENS), Laboratoire de physico-chimie de Dunkerque (LPCA), Service des avions français instrumentés pour la recherche en environnement (SAFIRE).La campagne BLLAST associe en outre des chercheurs issus de vingt-et-un autres organismes de recherche européens et américains (le MAQ de l'Université de Wageningen, l'Université d'Utah, l'Université de Madrid, l'Université des Baléares...).

Note

1. La campagne BLLAST contribue à l'action ES0802 (Utilisation de systèmes d'aéronefs non pilotés dans la recherche atmosphérique) du programme COST (Coopération européenne en science et technologie).

Contacts :

Marie Lothon, LA/OMP, marie.lothon@aero.obs-mip.fr

Fabien Gibert, LMD/IPSL, gibert@lmd.polytechnique.fr