Les zones humides et les lacs d’une part, l’extraction de gaz et de pétrole d’autre part constituent des sources importantes de méthane. Le cycle du carbone dans cette zone géographique (Scandinavie) est encore peu connu, bien qu’il soit d’un intérêt majeur pour les prévisions climatiques.
Pour le CNES, il s’agit également de préparer les missions MicroCarb, Merlin et IASI-NG en contribuant à la validation des satellites de mesures de gaz à effet de serre en vol : OCO-2 (NASA-JPL), Sentinel 5 P (ESA), GOSAT/GOSAT2 (JAXA), et des instruments IASI (CNES) à bord des satellites Metop (EUMETSAT–ESA).
MAGIC 2021 est composée de 17 équipes de 7 pays, soit 80 scientifiques qui mettent en œuvre des instruments de mesures de CH4 et CO2, au sol, sous ballons et dans trois avions de recherche instrumentés : l’ATR42 de SAFIRE (Unité Météo-France - CNRS - CNES), un Cessna du DLR et un Twin Otter du British Antarctic Survey.
Les instruments sol sont des spectromètres à transformée de Fourier qui mesurent chacun la concentration totale en CH4, CO2 et CO sur toute la colonne atmosphérique, opéré par le LERMA, le GSMA et le CNES.
Les ballons emportent des AirCore du LMD, échantillonneurs atmosphériques qui réalisent une « carotte » atmosphérique, permettant d'extraire un profil donnant la concentration des gaz d'intérêt en fonction de l'altitude et des Amulse du GSMA, spectromètres réalisant des mesures de gaz in-situ.
EM27/SUN, spectromètre à transformée de Fourier installé à l’est de Kiruna. Dans le ciel, l’ATR42 en vol - © CNRS-LERMA, 2021
Les instruments à bord des avions effectuent des mesures de CO2 et CH4 en prélevant l'air à l'extérieur de la cabine : des Picarros du LSCE et de SAFIRE et un spectromètre SPIRIT du LPC2E. De plus, le lidar Charm-F du DLR (version aéroportée du lidar de la mission Merlin) mesure la colonne totale de ces gaz entre l'avion et le sol. Associé au lidar LIVE de l'ONERA, qui mesure le vecteur vent, il permet de remonter aux flux de dioxyde de carbone et de méthane de la surface.
Glossaire des laboratoires partenaires :
- LERMA - Laboratoire d'Etudes du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères
- GSMA - Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique
- LMD - Laboratoire de Météorologie Dynamique
- LSCE - Sciences du Climat et de l'Environnement
- LPC2E - Laboratoire de Physique et de Chimie de l'Environnement et de l'Espace
La première journée de mesures a eu lieu le mardi 17 août : cinq instruments sol ont été répartis le long du trajet des avions. Deux ballons légers dilatables emportant des AirCore ont été lâchés, de manière synchronisée avec les passages des avions : un depuis Kiruna (Esrange Space Center) et un autre depuis Sodankylä dans le nord de la Finlande.
Trajectoires de vol de l'ATR42 et du Cessna le 17 août entre Kiruna (point Ouest) et Sodankylä (point Est). Les points rouges indiquent l'emplacement des EM27 au sol.) © SAFIRE/Planet, 2021
Lâcher d’un sondeur atmosphérique AirCore depuis l'Esrange par une équipe LMD-CNES. © CNRS-GSMA, 2021
Toutes les mesures ont été menées à bien grâce à l’implication du GSMA et du LMD qui ont fortement contribué à la préparation et aux lâchers de ces 10 ballons Légers Dilatables (BLD). Une première moisson de données sur les gaz à effet de serre a été réalisée. Des sources locales émettrices de méthane ont bien été détectées par les instruments. Une nouvelle fenêtre de beau temps est attendue pour poursuivre les expérimentations.
Informations fournies par :
Caroline BES, responsables des essais (CNES) et Cyril Crevoisier, responsable scientifique de MAGIC (LMD)
