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Cluster de recherche « Environnement ». Observations et études des aérosols atmosphériques par télédétection optique active Lidar. Alain Miffre, Maya Abou-Chacra, Aurélien Maréchal, Patrick Rairoux Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire (LASIM) UMR 5579. 29 mai 2008 AEI Toulouse.
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Cluster de recherche « Environnement » Observations et études des aérosols atmosphériques par télédétection optique active Lidar Alain Miffre, Maya Abou-Chacra, Aurélien Maréchal, Patrick Rairoux Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire (LASIM) UMR 5579 29 mai 2008 AEI Toulouse
Les aérosols atmosphériques: sources - impacts PSC: Polar Stratospheric Cloud
Objectifs • Observation à distance des aérosols urbains (Lyon, …) : • Propriétés optiques: extinction, rétrodiffusion, albedo • Estimation à distance de la concentration massique des aérosols. • Estimation du flux massique d’aérosols du panache d’une ville/agglomération.
Sommaire • Rappel physique-technologique du lidar • Observations actuelles • Réalisation en cours • Perspectives
1. Rappel : Technique Lidar Lidar: Light detection and ranging Détection a distance de l’interaction de la lumière laser pulsée avec l’atmosphère: Résolution temporelle (dt= 20 ns) Résolution spatiale élevée (3 m) LIDAR • Interaction laser - atmosphère : • Diffusion moléculaire • élastique ( com. Rayleigh) • inélastique Raman on N2, O2, H2O • Diffusion particules/aérosols • - élastique (Mie) • Absorption : O3, NO2, SO2, COV,…, aérosols Emetteur laser + Détecteur
Signature spectrale du signal lidar Mesure de rétrodiffusion laser d’une masse d’air à 1 km d’altitude N2 O2 Particles black body emission H2O
Altitude [m] 2. Observations actuelles Distribution spatio-temporelle des aérosols dans la couche limite urbaine Lyon-UCBL1, Mesures Lidar @ 355 nm a =N(z) < σ > = d (z) cm(z) < σ > , hypothèse: densité massique des aérosols Exploitation des mesures: - modélisation de la couche limite urbaine, - évaluation du panache d’émission de la ville, - évaluation des sources et puits des particules urbaines (couplage avec modèle de dispersion)
3. Réalisation en cours • Détection Lidar multi-spectrale et de polarisation de la diffusion des aérosols • Objectifs: • accéder aux modes principaux de la distribution de taille des particules. • évaluer le rapport matière solide/ liquide des aérosols • fonctionnement routinier (Station Permanente Lidar de Lyon) Kpar Ks Ki Kperp Signature spectrale haute résolution et de polarisation du signal Lidar moléculaire Longueur d’onde du centre de la raie: 355 nm
Détecteur Lidar multi-spectral et de polarisation Estimation: signal Lidar sur signal fond de ciel. Mise en fonction: juillet 2008
4. Conclusion et Perspectives • Mesure optique à distance: • mesure rapide et très sensible (photons) • mesure rapide de la distribution spatio-temporelle de la diffusion de la lumière • estimation de la densité massique des particules • estimation du rapport de phase (solide/liquide) des particules • observation possible à long terme. • observation dans les différentes couches de l’atmosphère • Perspectives • Validation de la méthode: comparaison avec mesure ponctuelle aéroportée: AMS, SMPS. • Développement méthodologique: estimation rapport aérosols organiques/non organiques, organiques/biologiques. • Analyse géophysique des données et intégration aux réseaux nationaux