CNRS La lettre innovation

Les aérosols sont de fines particules d’origine anthropique ou naturelle (poussières désertiques, feux de biomasse, aérosols marins, urbains et volcaniques) dont la présence dans l'atmosphère a un impact sur la qualité de l'air et sur le changement climatique. La surveillance et l'analyse de ces aérosols est l'une des activités du Laboratoire d'optique atmosphérique, qui depuis plus de vingt-cinq ans, mène des projets en collaboration avec la société Cimel, fabricant de systèmes d'observation météorologiques et atmosphériques.

Le Laboratoire d'optique atmosphérique et Cimel ont notamment co-développé, en collaboration avec la Nasa, un photomètre automatisé qui équipe aujourd'hui le réseau international de mesure des aérosols Aeronet. La photométrie, solaire ou lunaire, permet de caractériser la transparence du milieu atmosphérique et de recueillir des informations moyennes sur les aérosols présents dans une couche d'atmosphère (tailles des particules, propriétés d'absorption, composition). Ils ont ensuite développé une autre gamme d'instruments, des lidars, une technique de télédétection par laser dont l'avantage est de mesurer les propriétés des particules en fonction de l'altitude.

Afin de prolonger efficacement leur coopération, le Laboratoire d'optique atmosphérique et Cimel ont créé le laboratoire commun Agora-Lab avec un programme de recherche sur plusieurs années et l'objectif de continuer à améliorer les techniques de photométrie et de sondage lidar pour la caractérisation des aérosols, de développer la synergie entre les instruments, et de mettre au point des systèmes de mesures mobiles autonomes.

Ainsi, un photomètre Cimel a récemment été installé à bord du Marion Dufresne, un navire français de transport logistique et de recherche océanographique. L'objectif est de réaliser des mesures pendant le déplacement du bateau, et d'effectuer le traitement automatique des données, afin que la plateforme embarquée soit autonome et puisse les transmettre en temps réel. L'installation d'un lidar est également en projet. « L’un des axes du partenariat porte sur l'adaptation des instruments à la mobilité, en particulier leur miniaturisation, et sur le développement d'algorithmes de traitement automatique des données, y compris pour exploiter les synergies entre les deux types de mesures », explique Philippe Goloub, Professeur à l'université de Lille et chercheur au Laboratoire d'optique atmosphérique.

D'autres plateformes mobiles au programme du laboratoire commun seront embarquées sur des avions (flotte Safire²), mais aussi sur des trains, dans le cadre de l’Equipex Obs4Clim. En collaboration avec des partenaires académiques et avec la SNCF, il est ainsi prévu d'installer une plateforme de démonstration de mesure des aérosols sur un TGV.

Pour réaliser ces projets, 24 personnes, chercheurs, ingénieurs et techniciens, issues pour moitié du Laboratoire d'optique atmosphérique et de Cimel, participeront aux travaux de l'Agora-Lab et chaque partenaire contribue aux moyens techniques :

• Pour le Laboratoire d'optique atmosphérique :
  • Des plateformes de mesures atmosphériques, de caractérisation et d’étalonnage optique (Lille, Saint-Michel l’Observatoire, Mauna Loa à Hawaï) ;
  • La plateforme mobile Mams (Mobile aerosol measurement system) ;
  • Des moyens de conception et développement en électronique et mécanique.
• Pour Cimel :
  • Son laboratoire de conception et maquettage, caractérisation et test fonctionnel en électronique ;
  • Des moyens de conception et prototypage optique et mécanique ;
  • Un laboratoire de réglage et test de lidar en usine.

¹ CNRS/Université de Lille

² Safire (Service des avions français instrumentés pour la recherche en environnement) est une infrastructure commune de recherche qui regroupe les trois avions de recherche du CNRS, de Météo-France et du CNES. L’unité a pour mission de mettre en œuvre ces avions dans le cadre des campagnes expérimentales.