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

Lidar: Light detection and ranging 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) 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 H2O N2 O2 Particles black body emission

Rétrodiffusion optique moléculaires et des aérosols

2. Observations actuelles Distribution spatio-temporelle des aérosols dans la couche limite urbaine Lyon-UCBL1, Mesures Lidar @ 355 nm Altitude [m] 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)

Longueur d’onde du centre de la raie: 355 nm 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) Ki Ks Kperp Kpar 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