gaz à effet de serre nuages et vapeur d’eau aérosols et dynamique CL feux de biomasse

1. Thèmes scientifiques gaz à effet de serre nuages et vapeur d’eau aérosols et dynamique CL feux de biomasse surfaces continentales Outils développés Instrumentation instruments innovants spectroscopie modèles transfert radiatifs climatologies spatiale aéroportée surface Atmosphère-Biosphère-Climat (télédétection)Regroupement des équipes : ARA, LiMaG, FLUOprésenté parC. StubenrauchR. Armante, A. Chédin, O. Chomette*, C. Crevoisier, D. Edouart*, P. Flamant, F. Gibert, Y. Goulas*, N. Jacquinet, I. Moya, A. Ounis*, N. Scott , C. Stubenrauch + V. Capelle, S. Champagne, L. Crepeau, S. Cros, J. Cuesta, F. Daumard+, L. Estavan, P.-Y. Foucher+, A. Fournier+, A. Guignard+, N. Lamquin+, F. Marnas+, D. Nobileau, S. Peyridieu+, J. C. Raut, J. Sahadi Visite du Comité d’experts

2. Observations : Du niveau 0 au niveau 3 Spectroscopie Conception instrumentale: -instruments innovants -missions spatiales interprétation scientifique Transfert radiatif Inversion variables physiques Observations FLUO Stratosphère ARA instruments sol Sondeurs IR nadir composition, surface, vent Lidar, G-FLEX Température, composition, surface TOVS, AIRS, IASI ≥1984, ≥ 2002, ≥ 2006 NOAA, NASA, CNES Troposphère Mesure active Lidar/Radar Altimétrie, composition, surface, vent Sondeurs au limbe CALIPSO,ADM-Aeolus, A-SCOPE (?) Température, composition Couche limite ACE-FTS LiMaG Surface continentale radiomètre bande O2 aéroporté (spatiale ?) Fluorescence vegetale AirFLEX, FLEX (?)

3. Bilan ARA :variabilité climatique par obs. satellite 385 CO2 380 375 391 2003 2005 2007 CO2 383 AIRS IASI 2008 2007 Aqua/AIRS : 2003-2007 MetOp/IASI : 2007-… CO2 IASI-2 : 2013-… IASI-3 : 2016-… 375 ? 2008 2007 1860 CH4 CH4 +10ppbv 1760 Reprise de l’augmentation du méthane ? Aérosols Nuages Propriétés de surface Gaz à effet de serre p, T, e, De, IWP AOD, taille, altitude Émissivité, température contenu

4. Bilan LiMaG: Concentration / flux CO2 par Lidar • Réalisation d’un Lidar DIAL (CO2) et Doppler (vitesse) (Il n’en existe que peu au monde) • Premièresmesures de CO2simultanées dans CLA et troposphère libre • Mesures spectroscopiques de haute précision Campagne CIEL (2006) Gradient CO2 anthropique Agglomération parisienne ONERA LMD LSCE 3 sites de mesure sur le plateau de Saclay : Jour (CLA mélangée) Nuit (CLA stratifiée) • LSCE : Gas Chromater • LMD : Lidar DIAL • ONERA : LDS, Licor, flask Suivi du CO2 avec une tolérance de 1% confirmée

5. Bilan FLUO: fluorescence G-FLEX Mise en place d’une plate-forme sol calibration des capteurs fluorescence avion suivi de croissance du sorgho nm nm Indice de végétation Grue mobile h : 20 m bras : 22 m Avignon - France 10/8 20/8 30/8 10/9 AirFLEX Réalisation d’un capteur aéroporté de mesure de la fluorescence de la végétation Objectif : quantifier la photosynthèse (flux de CO2 assimilé: 120 Gt C/an) Sen2FLEX(2005) CEFLES2(2007) 5 5

6. Contribution à la prospective du LMD (1/4) Thèses struct. nuage 3D (A-Train) CO2 tropo/strato (ACE-FTS) gaz effet de serre (IASI) Strato CO2 (A-SCOPE) aérosols (IASI) Tropo absorption 02 (FLEX) capteur fluo (FLEX) cirrus / contrails (A-Train) CLA Surf. Thèmes scientifiques Nuages et transport dans l’atmosphère libre Nuages, convection et vapeur d’eau CET, INTRO, MGCC, SIRTA Echanges tropo/strato et cirrus FST, INTRO, MGCC Gaz à effet de serre et feux de biomasse INTRO, MGCC Aérosols : soulèvement, transport MGCC Couche limite et surfaces continentales Propriétés radiatives (émissivité, température) Suivi du couvert végétal Structure CL et Flux (énergie, CO2, H2O) Evolution du climat

7. Contribution à la prospective du LMD (2/4) MOBILIS – Tamanrasset Cu Couche Résiduelle virga Couche de Mélange 1 km/h 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Observation des aérosols : vers une synergie IR/lidar Sondeurs IR AOD et altitude, jour/nuit, mer/terre Lidars profil et couche limite Altitude AIRS Altitude (km) AIRS CALIPSO • Objectif : Caractérisation de la thermodynamique et de la composition particulaire dans la CL pour l’étude des interactions dynamique/aérosols (ex : Sahara). • Données : Exploitation des obs. IASI et CALIPSO ; projet de campagnes de mesure (sol et aéroportées).

8. Contribution à la prospective du LMD (3/4) Etude des surfaces continentales : une approche multi-instruments Structure 3D Canopée Lidar LiMaG Végétation & Surfaces continentales Etude des liens entre photosynthèse, cycle du carbone et bilan radiatif Suivi du couvert végétal (fluorescence) Flux verticaux de CO2 Capteur aéroporté Emissivité de surface Sondeurs IR FLUO ARA Projet de campagnes aéroportées avec couplage in situ/sondeurs pour l’étude des variations saisonnières de la végétation et des caractéristiques de surface.

9. Contribution à la prospective du LMD (4/4) Instrumentation innovante Lidars(sol, aéroporté) • Lidar Fluorescence émettant à 355 nm & 532 nm(demande 2008, INSU) • Mesure efficience photosynthèse, calibration mesures FLEX • Architecture 3D du couvert et contenu pigmentaire • Atmosphère • Lidars 2 µm: DIAL (CO2) + Doppler + aérosols/structure • au sol, visée zénith : champs 3D • aéroporté, visée nadir : colonne et profils CO2, w, CLA, canopée • MOBILIS: Plateforme mobile de télédétection de l’IPSL (coll. P. Chazette/CEA) • Lidar Canopée et Lidar Raman aéroporté (coll. P. Chazette/CEA) Missions spatiales • 2 propositions Earth-Explorer ESA : initiateur A-SCOPE, FLEX • 2 propositions Prospective CNES : IASI-NG, OMELIE + participation aux propositions CNES : REFLEX, nuages de glace, Minicarb 9 9

10. Contribution à la recherche nationale/internationale (1/3) Développement d’outils pour la communauté Modèles • Transfert radiatif 4A-OP(http://www.noveltis.fr/4AOP) sélectionné comme modèle de référence pour IASI par le CNES • Bases de données • Banque de données spectroscopiques GEISA(http://ether.ipsl.jussieu.fr/) • Contrôle et suivi des données satellitaires • ARSA : Archive de données de RadioSondages Analysés (≥ 1979) • Climatologies à partir des observations spatiales (propriétés nuageuses, aérosols, CO2, CH4, émissivité et température de surface) sélectionné comme base de référence pour IASI par le CNES 350 utilisateurs réguliers dans le monde. participation CNES-LMD au GSICS Distribution des données par les centres ETHER, ICARE et ClimServ.

11. Contribution à la recherche nationale/internationale (2/3)

12. Contribution à la recherche nationale/internationale (3/3) • Groupes de travail • Atmospheric Spectroscopic Application WG • CNES/EUMETSAT IASI Sounding Science Working Group • CNES Mission Advisory Group «Post-IASI» • ESA Mission Advisory Group «ADM-Aeolus» • ESA Mission Assessment Group «A-SCOPE» (chair P. Flamant) • ESA Mission Assessment Group «FLEX» • CALIPSO Science Team • IPSL PIIS/POLIMI • International TOVS Study Working Groups (Climate, radiative transfer) • International Radiation Commission • Integrated Global Carbon Observation • GEWEX Radiation Panel • GEWEX cloud assessment(chair C. Stubenrauch) : http://climserv.ipsl.fr/gewexca • Valorisation et transfert industriels • soutien à la création d’entreprises (Léosphère, Force-A) • coopérations SNCF, Mairie de Paris • Enseignement • Cours Master 2 OACT (UPMC), ICE et QUALUB (UVSQ). • Travaux expérimentaux TREX (EP).