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La station géophysique Gérard Mégie



Fig 1. Vue aérienne de la
station géophysique
Les recherches sur l'atmosphère ont débuté dans les années 1970 à l'Observatoire de Haute-Provence sous l'impulsion du Service d'Aéronomie du CNRS dirigé par Jacques Blamont. Des mesures régulières ont été réalisées à partir des nouveaux instruments dans les années 1980 contribuant à l'amélioration de nos connaissances de la stratosphère. L'obtention de longues séries de ce type a permis de montrer l'intérêt de mesures régulières depuis le sol.

 En 1991, la communauté scientifique, sous l'impulsion du professeur Gérard Mégie, décide la création d'un réseau international, le Network for Detection of Stratospheric Change, à partir de plusieurs stations primaires semblables à celle de l'OHP (figure 1) et d'un certain nombre de stations secondaires moins bien équipées mais complétant l'extension spatiale de ce réseau. Les services d'observation de l'Institut Pierre Simon Laplace bientôt en service) assurent la coordination scientifique des opérations françaises à l'OHP mais également dans la station Antarctique de Dûmont D'Urville, dans la station de La Réunion et dans plusieurs stations secondaires. Les études scientifiques menées à partir de ces données portent sur la compréhension de la variabilité de la stratosphère (10-50 km), la validation des expériences à bord de satellites et la détection des changements à long terme.

Du fait des émissions grandissantes de certains gaz polluants, on attend une diminution de l'ozone stratosphérique. Pour quantifier cet effet on mesure la colonne d'ozone et d'autres gaz jouant un rôle dans la chimie de l'ozone (NO2 et BrO) en utilisant des spectromètres. Ces instruments analysent le spectre de la lumière solaire qui présente des raies d'absorption que l'on peut utiliser pour quantifier la densité de certains constituants atmosphériques. On utilise le Dobson (figure 2) à visée directe et un spectromètre à visée zénithale, le SAOZ.

 
 
 
 
Fig 2. Spectromètre Dobson destiné à la mesure de la colonne totale d'ozone.  
 
Fig 3. Lasers utilisés pour le lidar DIAL permettant la mesure du profil d'ozone dans la stratosphère.  
 
Fig 4. Télescopes de réception du lidar Doppler destiné à la mesure du profil vertical de vent.  

La diminution d'ozone et l'augmentation des gaz à effet de serre devraient conduire à un refroidissement de la stratosphère. Pour comprendre ces processus les mesures des profils verticaux d'ozone, d'aérosols stratosphériques, de température et de vent sont nécessaires et ceci est assuré soit à partir de sondages lidar soit par ballon. Dans le premier cas il s'agit d'émettre, de nuit, un faisceau laser pulsé (figure 3). Comme le radar, on collecte avec des télescopes (figure 4) la lumière diffusée par les molécules et particules. Puis on analyse ces échos et qui en fonction de la couleur de la lumière, sont porteur d'une information sur la composition de l'atmosphère ou des paramètres physiques. Dans le second cas on place une sonde sous un ballon qui traverse les couches de l'atmosphère jusqu'à une altitude d'environ 35-40 km (avant d'exploser) qui nous transmet, en temps réel, les informations collectées jusqu'au sol par onde radio (figure 5). Une diminution d'ozone de 10% par décennie et un refroidissement de quelques degrés par décennie ont déjà été clairement détecté au dessus de l'observatoire. La diminution d'ozone à moyenne latitude dans la basse stratosphère est cependant encore incomprise. Malgré la réduction des émissions de Chlorofluorocarbone, la diminution saisonnière d'ozone attendue est fortement dépendante de la température et pourrait donc encore s'agraver dans les années à venir.

Pour déterminer l'impact des changements de la stratosphère sur le climat il est nécessaire de comprendre les échanges de matière et d'énergie à travers la tropopause (10-12 km). Cette recherche est poursuivie à partir de mesures dans la troposphère et la base stratosphère du profil d'ozone, de vapeur d'eau, de température, de nuages, d'aérosols et de vent par lidar, radar et ballon.

 
Contact: Philippe Keckhut
coordinateur scientifique de la station géophysique de l'OHP
http://www.aerov.jussieu.fr/equipe/DCAM/P.Keckhut.html

 Service d'Aeronomie , BP 3
91371 VERRIERES-LE-BUISSON CEDEX, FRANCE

tel: (33) 1 64 47 43 11 
fax: (33) 1 69 20 29 99

Fig 5. Lâcher de ballon pour 
un sondage atmosphérique.
 

Dernière mise à jour : 30 mars 2010