MOZAIC : mesures atmosphériques par les avions commerciaux (O₃, CO, H₂Ovap, NOy)
Extrait de la Lettre du Changement global n°18 - Programme International Géosphère Biosphère (IGBP) - Programme Mondial de Recherches sur le Climat (WCRP) - Programme International «Dimensions Humaines» (IHDP) - Diversitas - Earth System Science Partnership (ESSP)

Problématique scientifique et objectifs

Le manque d’observations et les fortes incertitudes sur la contribution des gaz trace à effet de serre (CO₂ exclus), des aérosols et des nuages limitent la précision des prévisions actuelles du changement climatique (rapport IPCC, 2001). Le problème se pose en particulier dans la région de la tropopause (8-12 km d’altitude aux latitudes moyennes), une région très sensible pour le changement climatique et qui n’est pas adéquatement observée par les moyens sols et satellitaires.

Le programme MOZAIC (Measurement of OZone and water vapour by AIrbus in-service airCraft) a été initié en 1993 par les scientifiques européens, Airbus et des compagnies aériennes (Lufthansa, Air France, et Austrian) pour collecter des données expérimentales de gaz trace (ozone et vapeur d’eau depuis 1994, monoxyde de carbone et oxydes d’azote depuis 2001) en routine sur cinq avions commerciaux. Son but est de mieux connaître et de surveiller la composition chimique de l’atmosphère et d’aider à caractériser l’influence de l’activité humaine. Les données sont utilisées par une trentaine de groupes de recherche pour l’étude du bilan de l’ozone troposphérique, pour la validation des produits des satellites et des modèles de chimie-transport globaux, et pour l’évaluation de l’impact du transport aérien. Avec maintenant plus de 10 ans d’observations, les données MOZAIC sont utilisées pour les besoins de la climatologie et des études des variations interannuelles. MOZAIC a fait la preuve qu’un programme de recherche basé sur des observations de routine faites à bord d’avions de ligne est techniquement faisable et a un rapport coût/qualité très avantageux (les compagnies aériennes assurent gratuitement le transport).

MOZAIC a été financé par la Commission Européenne de 1993 à 2004 et est actuellement soutenu par l’INSU et le Forschungzentrum de Jülich (Allemagne). L’instrumentation actuelle devrait voler jusqu’en 2007. Le programme européen IAGOS (Integration of routine Aircraft measurements into a Global Observing System, Design Study, Infrastructure, 2005-2007) récemment accepté par la Commission Européenne a pour objectifs de définir une nouvelle infrastructure aérienne qui sera proposée en 2007 pour prendre le relais de MOZAIC.

Stratégie et paramètres mesurés

Les paramètres météorologiques classiques et les concentrations de gaz trace (O₃, CO, H₂O, NOy) sont mesurés pendant les vols réguliers opérés par les compagnies aériennes à une cadence de 4 s, soit une résolution horizontale de 1 km et verticale de quelques dizaines de mètres. Les instruments de mesure sont des instruments commerciaux améliorés en laboratoire pour augmenter leur sensibilité et leur fiabilité, ils sont certifiés selon les règles aéronautiques. A l’occasion des visites techniques des avions, les instruments sont calibrés en laboratoire et des auto-calibrations régulières s’effectuent en vol. Enregistrées sur disquette, les observations sont envoyées par les compagnies aériennes au Laboratoire d’Aérologie et au Forschungzentrum ou elles sont validées, puis stockées par Météo-France dans une base de données. De Août 1994 à Juin 2004, environ 23 000 vols ont été opérés, ce qui représente 46 000 profils verticaux et environ 150 000 heures de vol, effectués sur les différents continents (Europe, Amérique du Nord, Asie, Amérique du Sud, Afrique) ainsi que sur l’océan Atlantique.