D termination de la colonne de co 2 depuis le sol avec soir terre
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Détermination de la colonne de CO 2 depuis le sol avec SOIR Terre. (1) Service d’aéronomie, UMR CNRS 7620, F-91371 Verrières-le-Buisson (2) GSMA, UMR CNRS 6089, Université de Reims F-51687 Reims (3) ACRI-ST, F-06904 SOPHIA ANTIPOLIS.

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Détermination de la colonne de CO 2 depuis le sol avec SOIR Terre

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Presentation Transcript


D termination de la colonne de co 2 depuis le sol avec soir terre

Détermination de la colonne de CO2 depuis le sol avec SOIR Terre

(1) Service d’aéronomie, UMR CNRS 7620,

F-91371 Verrières-le-Buisson

(2) GSMA, UMR CNRS 6089, Université de Reims

F-51687 Reims

(3) ACRI-ST, F-06904 SOPHIA ANTIPOLIS

J.L.Bertaux(1), Stéphane Ferron (3), Lilian Joly(2), Georges Durry(2)

AEI 2008, 29-30 Mai 2008,Toulouse


R sum

Résumé

  • Motivation : validation OCO

  • Méthode: spectre du soleil vu du sol à haute résolution, bande CO2 à 1.60 m

  • Instrument: Spectromètre échelle « classique » avec filtre fixe: pas cher, transportable (versus Michelson)

  • Héritage: SOIR Vénus (Solar Occultation in the Infra Red)

  • Analyse: méthode de la largeur équivalente de chaque raie+ LBLRTM


Pr sentation de l instrument

Présentation de l’instrument

Prototype du spectromètre à réseau (échelettes de 24 traits/mm) SOIR (Solar Occultation InfraRed observations) intégré à l’expérience de l’ESA Vénus-Express (PI J-L Bertaux,Oleg Korablev, Ann-Carine Vandaele à l’IASB).


Mesure en cuve du co 2 reims

Mesure en cuve du CO2 à Reims


Fonction d appareil r solution 30 000

Fonction d’appareil: Résolution/ 30,000

Réponse impulsionnelle (ILP) déconvoluée à partir d’un jeu de mesures en cuve et de spectres simulés.


Mesures en observation solaire reims 2 avril 2007

Mesures en observation solaire - Reims 2 avril 2007


Largeur quivalente empirique

Largeuréquivalente empirique

Largeurs équivalentes

  • Dans le proche infra-rouge, permet la

    mesure des densités colonnes de CO2

    avec une précision de l’ordre du

    pourcent (L Wallace et W Livingston),

  • peu sensible à la fonction d’appareil du spectromètre,

  • ne dépend pas de l’étalonnage absolu des spectres.

Fig.5Spectre de transmission pour la raie R8 mesurée en cuve (T=18.2°, P = 75.26 torr)‏. Ici, on a normalisé à 1 le continu adjacent. Comme l’absorption du CO2 n’y est pas nulle, on mesure en fait une largeur équivalente empirique.

Unité: longueur d’onde ,ou cm-1


D termination de la colonne de co 2 depuis le sol avec soir terre

L’absorption du CO2 fait que le continu est <1.


Mod le direct avec lbrtm transmittance

sun

Modèle direct avec LBRTM: transmittance

  • Code LBLRTM

  • Raie par raie, HITRAN

  • Profil atmosphérique: ECMWF+Arletty

  • Atlas solaire FTS Mac Math (mieux que Kurucz)

-méthode classique: « profile fitting »

- ici, largeur équivalente empirique (plus robuste?)


D termination de la colonne de co 2 depuis le sol avec soir terre

L’absorption du CO2 fait que le continu est <1.


D termination de la colonne de co 2 depuis le sol avec soir terre

Fig.7Largeurs équivalentes empiriques mesurées et comparées aux prédictions du modèle direct, ici figé à 330 ppmv de CO2. Nvert est donc fixé

Ncol colonne de CO2 vers le soleil

Nvert colonne de CO2 verticale

SZA : Solar zenith angle

1/ cos(SZA) : air mass factor

W augmente avec Ncol, mais pas linéaire

Ncol= Nvert/ cos(SZA)


Sensibilit la temp rature atmosph rique

Sensibilité à la température atmosphérique

Le changement dW de la largeur équivalente W pour une augmentation de 1 K dans une tranche de 1 km dépend de l’altitude z: avec W0.1 cm-1, dW=-3x10-5 à 10 km, dW/W -3x10-4 par tranche de 1 km et 1 K.

Il est donc utile de connaître le profil de température T(z) dans la troposphère avec une précision raisonnable (champs météo de ECMWF et Arletty, base de données Ether)


R sultats sur une journ e

Résultats sur une journée

par minimisation de :

suivant la méthode de

Levenberg-Marquardt

Fig. 10 Haut : ajustement par moindre carré des largeurs équivalentes d’un ensemble de raies.

Bas : résultat de l’ajustement du rapport de mélange du CO2.

La dispersion au cours d’une journée est < 1%.

La valeur moyenne de 337 ppmv présente un biais par rapport à la valeur moyenne terrestre actuelle(370 ppmv).


Perspectives soir terre

Perspectives SOIR-Terre

- nouvelles campagnes de mesures à Reims

Caractérisation de la fonction d’appareil.

-Investigation et quantification du biais de la méthode, pour correction systématique.

-construction d’un deuxième modèle pour opération à La Réunion (Observatoire)

-Déploiement d’un réseau sol pour la validation de OCO (avec le LSCE)

-logiciel d’analyse: valable aussi pour mesures

Michelson

[email protected]


Sensibilit la distribution en altitude du co 2

Sensibilité à la distribution en altitude du CO2

Le changement dW de la largeur équivalente W pour une augmentation de 1 ppmv de CO2 dans une tranche de 1 km dépend de l’altitude z: avec W0.1 cm-1, dW=10-5 à 10 km, dW/W 10-4 par tranche de 1 km et 1 ppmv


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