Sondages atmosphériques sous pression

Durant 4 semaines (du 8 octobre au 4 novembre), des scientifiques du monde entier se rassemblent au centre de recherches de Jülich (Allemagne) pour une campagne de comparaisons de sondes d’ozones.

 

Il ne s’agit pas de la première campagne de la sorte organisée à Jülich : la première date déjà de 1996 ! Ce qui rend cette édition-ci un peu plus spéciale est l’attention portée à 9 stations de mesures de l’hémisphère sud et des Tropiques, qui ensemble, forment un même réseau de sondages d’ozone. L’IRM ne dispose pas de station de mesure d’ozone dans l’hémisphère sud ou sous les Tropiques, mais étant donné que nous bénéficions d’une expérience (de presque 50 ans !) reconnue dans le lancement de sondes d’ozone, notre collègue Roeland Van Malderen a été invité en tant que “expert en sondes d'ozone” pour la deuxième partie de cette campagne. Sa tâche sur place consiste principalement à archiver les différences entre les diverses procédures utilisées en stations, à veiller au respect des procédures standard fournies, à analyser les données observées et à fournir ses conseils pour les expériences qui doivent encore être réalisées.

 

Notre collègue Roeland Van Malderen (à gauche) en conversation avec Herman Smit du centre de recherches de Jülich, à la tête de la campagne de comparaisons.

Les sondes d’ozone sont de petits instruments que l’on protège dans une boîte isolante en polystyrène, elle-même attachée à un ballon météorologique. Ces sondes mesurent les concentrations en ozone dans l’atmosphère jusqu’à une altitude d’environ 35 km.

 

Lancement d'un ballon météorologique et d'une sonde dans sa boîte de protection, lors de portes-ouvertes à l'IRM.

Le fonctionnement d’une sonde d’ozone reste assez simple : l’air extérieur est aspiré par une petite pompe via un tuyau et est injecté vers deux cellules électrochimiques contenant un liquide chargé positivement, et un autre liquide chargé négativement. Ces liquides réagissent uniquement aux molécules d’ozone, à partir desquelles ils émettent un courant électrique. Il s’agit en quelque sorte d’une pile « humide ». Ce courant électrique généré est mesuré et converti en quantité d’ozone présent dans l’atmosphère !

 

L’unité de tests des sondes d’ozone utilisée pour la préparation, le test et la caractérisation des sondes. La sonde elle-même se trouve à l’avant-plan (la pompe à air en gris à l’avant, les cellules réactives en blanc, à l’arrière).

Ces instruments existent depuis environ 55 ans, mais ils n’ont pas encore livré tous leurs secrets. Avant d’être utilisés, ils doivent être préparés, testés et caractérisés car, une fois dans le ciel, ils sont hors de contrôle. Il semble cependant que ces procédures varient d’une station à l’autre, et les scientifiques osent parfois expérimenter d’autres compositions de liquides pour les cellules électrochimiques. En résumé, une comparaison entre ces différentes procédures s’imposait, afin d’en estimer l’impact sur les observations finales. C’est pourquoi des vols en ballons-sondes sont simulés en chambre à pression pour 4 types de sondes d’ozone, au centre mondial de calibration des sondes d’ozone, à Jülich.

 

La chambre à pression du centre de recherches de Jülich, contenant 4 sondes d’ozone différentes.

Ces chambres à pression permettent de faire baisser artificiellement la pression atmosphérique jusqu’aux valeurs régnant à environ 35 km d’altitude. Les conditions de température, d’humidité et d’ozone peuvent aussi y être simulées et contrôlées. De plus, un instrument de référence de mesure d’ozone peut être installé dans cette chambre ; instrument qui est trop lourd et pas suffisamment résistant aux chocs que pour pouvoir l’envoyer par ballon météorologique. Les comparaisons entre les mesures de l’instrument-référence et les 4 autres sondes pourront ainsi livrer des éléments insoupçonnés et inestimables sur la qualité des différents types de sondes, sur l’importance de certaines procédures de préparation et de test, sur la composition optimale des liquides réactifs, etc.


Nous attendons avec impatience les résultats de la campagne !

 

Les participants à la deuxième partie de la campagne de comparaisons, devant la chambre à pression.