30/05/2008AEI-2008, Toulouse1/27 Linfrastructure IAGOS, un outil pour la surveillance et le prévision de la chimie atmosphérique F. Karcher (1), M. Stoll.

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1 30/05/2008AEI-2008, Toulouse1/27 Linfrastructure IAGOS, un outil pour la surveillance et le prévision de la chimie atmosphérique F. Karcher (1), M. Stoll (2), Y. Lemaître (2), J.- P. Cammas (3), P. Nédélec (3) (1)Centre National de Recherches Météorologiques, Météo-France et CNRS, Toulouse (2)Direction des Systèmes dObservation, Météo-France, Toulouse (3)Laboratoire dAérologie, UMR 5560, CNRS et Université de Toulouse-3 Paul Sabatier.

2 30/05/2008AEI-2008, Toulouse2/27 IAGOS : Evolution MOZAIC FP5 1994-2004 IAGOS-DS FP6 2005-2008 IAGOS-ERI ESFRI 2006 IAGOS-ERI FP7 RI-PP 2008-2011 Integration of routine Aircraft measurements into a Global Observing System European Research Infrastructure

3 30/05/2008AEI-2008, Toulouse3/27 Sommaire Résultats des projets de recherche MOZAIC Infrastructure IAGOS –Objectifs –Tâches en cours –Diffusion des observations –Prospective

4 30/05/2008AEI-2008, Toulouse4/27 MOZAIC I, II et III (1994-2008) 5 avions 2500 vols/an O 3, H 2 O Depuis 2002 : CO Sur avion LH : NO y

5 30/05/2008AEI-2008, Toulouse5/27 Instrumentation MOZAIC Rack MOZAIC O 3, CO : CNRS/LA H 2 O, : FJZ Prises dair sur le fuselage Instrument NO x / NO y : FZJ

6 30/05/2008AEI-2008, Toulouse6/27 Base de données à usage recherche : CNRM + LA Données 1994-2006 Résolution verticale : 20 m / 150 m Résolution horizontale : 1 km / 15 km Migration vers CNRS/LA – CNES/Ether Utilisation internationale : 50 équipes de recherche Environ 80 publications

7 30/05/2008AEI-2008, Toulouse7/27 Humidité relative, Haute troposphère, Atlantique Nord

8 30/05/2008AEI-2008, Toulouse8/27 Haute troposphère tropicale

9 30/05/2008AEI-2008, Toulouse9/27 MOZAIC : thèmes scientifiques Humidité de la haute troposphère Distributions haute tropo/basse strato : O 3, CO, NO y Échanges Stratosphère –Troposphère Transport à longue distance des produits de la combustion de la biomasse Variabilité interannuelle et tendances de lozone (régions tropicales et extra-tropicales) Modèles de Chimie et Transport : validation Impacts de laviation sur latmosphère

10 30/05/2008AEI-2008, Toulouse10/27 Avec MOZAIC, lEurope a pris de lavance Utilisation de la flotte commerciale –Peu coûteuse (transport gratuit de linstrumentation) –Nécessaire pour compléter les observations à partir du sol et de satellites Raisons du succès –Participation active dAirbus –Peu dincidence sur les opérations aéronautiques –Intérêt scientifique Besoin dune infrastructure de recherche pérenne basée sur les principes de MOZAIC

11 30/05/2008AEI-2008, Toulouse11/27 Infrastructure IAGOS : objectifs Réaliser un service dobservation opérationnel et permanent de la haute-troposphère/basse- stratosphère Étendre la couverture spatiale des observations Étendre les observations physico-chimiques pour mieux appréhender les causes et les effets du changement climatique et ses relations avec la chimie atmosphérique Préparer lutilisation des observations en temps réel pour la prévision du temps et de la qualité de lair

12 30/05/2008AEI-2008, Toulouse12/27 Calendrier 050911 MOZAIC-I, … MOZAIC-III IAGOS-DS IAGOS-ERI 0703 * Recherche env. climat infrastructures conception Installation, statut 5 A-3403 A-340 20 A-330/340 stst

13 30/05/2008AEI-2008, Toulouse13/27 IAGOS-DS (2005-2009) : tâches 1.Coordination : FZ Jülich, A. Volz-Thomas 2.Faisabilité de linfrastructure et définition des besoins utilisateurrs : CNRS/LA, J.-P. Cammas 3.Conception et certification des instruments IAGOS : CNRS/LA, P. Nédélec 4.Etudes pour instrumentation aérosol : DLR, A. Petzold 5.Etudes instrumentation miniaturisée : Université Cambridge, R. L. Jones 6.Transmission en temps réel : CNRM, F. Karcher

14 30/05/2008AEI-2008, Toulouse14/27 IAGOS-DS1 (2005-2009) : coordination MPG (Iéna), nouveau participant pour la mesure CO 2, 2005 Extension du contrat pour retard sous- traitance instrumentation IAGOS, 2006 Proposition acceptée à lESFRI, 2006 Proposition FP7 infrastructures acceptée, 2007 Extension du contrat pour retard sous- traitance instrumentation IAGOS, 2008.

15 30/05/2008AEI-2008, Toulouse15/27 IAGOS-DS2 : faisabilité, besoins Besoins utilisateurs : –Contacts IGACO, GMES –Participation au rapport GMES-WG3 sur les besoins de la chimie atmosphérique en mesures in-situ, 2007 Proposition Infoair (lab. Aerospace Valley), Région M.-P., 2006 Évaluation du coût de transport/maintenance de linstrumentation –MOA avec Air Namibia, MOU avec China Airlines –Coûts de fonctionnement pour demandes ESFRI et FP7. Contacts pris avec de nombreuses compagnies aériennes, dans plusieurs continents, pour atteindre une couverture globale. Présentation IAGOS au symposium OACI sur lenvironnement, Montréal mai 2007.

16 30/05/2008AEI-2008, Toulouse16/27 IAGOS-DS3 : instrumentation Réalisation et tests dun prototype O 3, CO, DAS au CNRS/LA, 2006 Faillite sous-contractant Sinters, appel doffres pour réalisation et certification, 2006. Choix de Tharsys et Sogerma pour lintégration/certification Modification des instrumentations NO y et NO x. 2006, certification 2007, en test sur avion LH. Tests de différents compteurs de gouttelettes, choix de CDP-100, puis BCP-100 de DMT Décision de STC-1 pour instrumentation O 3, CO, H 2 O, CDP, DAS et prises dair, STC-2 pour instrumentations complémentaires, 2006.

17 30/05/2008AEI-2008, Toulouse17/27 Instrumentation IAGOS Package 1 : CO, O 3, H 2 O, BCP, DAS Package 2a : NO y Package 2b : NO x Package 2c : Aérosols Package 2d : CO 2, CH 4 RTTU

18 30/05/2008AEI-2008, Toulouse18/27 IAGOS-DS4 : aérosol Mesure en continu : –CPC (compteur de particules de condensation) mode de nucléation (<15 nm), mode dAïtken (15-100 nm) –OPC (compteur optique de particules, >100nm) Conception dune prise dair chauffée et dun compteur optique de particules, –Séparation constituants volatils –Tests fonction de transfert en cours Conception Package 2c

19 30/05/2008AEI-2008, Toulouse19/27 IAGOS-DS5 : miniaturisation Conception dun instrument O 3 abs. UV avec Proffitt Instruments : évaluation labo + avion Conception dun capteur H2O type SAW Test (avec DWD) dun nouveau capteur H 2 O pour AMDAR : ne convient pas à IAGOS Décision de ne pas miniaturiser CDP pour en faire un indicateur de nuage. élimination du capteur Zirox pour la mesure de CO 2. Décision de réaliser linstrumentation 2d.

20 30/05/2008AEI-2008, Toulouse20/27 IAGOS-DS6 : transmissions Étude de lutilisation du système AMDAR pour le temps-réel. –sélection des données à réaliser en vol, –Préparation du message dans ACMS/DMU dont la modification nest pas souhaitée Utilisation dun calculateur indépendant RTTU –Acquisition données Package 1 –Sélection de données (points caractéristiques) –Interface avec système de radio-communication avion Appel doffres en préparation pour tests dinterface

21 30/05/2008AEI-2008, Toulouse21/27 Données transmises en temps réel 1.Aircraft identifier 2.Observation number 3.Phase of flight 4.Latitude 5.Longitude 6.Date and time 7.Pressure altitude 8.Static air temperature 9.Water vapour mass mixing ratio 10.Wind direction 11.Wind speed 12.O 3 volume mixing ratio 13.CO volume mixing ratio 14.Liquid+solid water mass mixing ratio 15.Cloud particle average size 16.NO y volume mixing ratio 17.NO x volume mixing ratio 18.Density of aerosols with D > 5 nm 19.Density of aerosols with D > 14 nm 20.Density of aerosols with 0.25 µm < D < 2.5 µm 21.Non-volatile aerosol ratio 22.CO 2 volume. mixing ratio 23.CH 4 volume mixing ratio P1 P2a P2b P2c P2d 2 profils = 80 observations 1 observation = 16 à 19 paramètres

22 30/05/2008AEI-2008, Toulouse22/27 Sélection de 40 niveaux caractéristiques communs à 6 paramètres (T, u, v, HR, rmv O 3, CO), montée 30 mn

23 30/05/2008AEI-2008, Toulouse23/27 Instrument Package 1 RTTU DMU ATSU VHFSatcom E-ADAS, envoi sur GTS Segment-avion satellite 123 Une seule des 3 connections est active

24 30/05/2008AEI-2008, Toulouse24/27 1 er prototype RTTU

25 30/05/2008AEI-2008, Toulouse25/27 Diffusion Données IAGOS Transmission différée après atterrissage –Toutes données IAGOS + données de servitude –Par GPRS vers base de données Recherche –10 Moctets/vol, délai de mise à disposition: 15j Transmission temps réel –Données sélectionnées pour prévision QA –Radio-communications avion + E-ADAS –20 koctets par vol, délai < 2h

26 30/05/2008AEI-2008, Toulouse26/27 Phase préparatoire IAGOS-ERI (2008-2012) Projet FP7-Infrastructures 1 Démarre en 09/2008, 4 ans, coord : FZJ Objectifs : –Poursuite de la coordination avec usagers, AMDAR, compagnies aériennes –Mise en place de linfrastructure : cadre légal, financement, place dans IGACO (OMM) –Préparation des opérations : construction et certification RTTU, instrumentation aérosol, CO 2 extension des certifications, maintenance. –Développements techniques : instrumentation miniaturisée, Caribic, capteur H 2 O pour AMDAR.

27 30/05/2008AEI-2008, Toulouse27/27 Objectifs Météo-France Bénéficier des observations IAGOS pour la recherche sur linteraction entre chimie atmosphérique et changement climatique. Contribuer au programme GMES en participant à la collecte de données pour la prévision de la qualité de lair. Participer à la gestion de linfrastructure. Organiser au mieux linfrastructure pour un fonctionnement opérationnel optimal.