SWIR-BALLON Une campagne gonflée à bloc En mai, des physiciens effectuent en Suède une campagne de mesures en ballon. L’objectif : valider les concentrations atmosphériques de deux gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone et le méthane, mesurées par le satellite japonais, Gosat. Près de Kiruna au nord de la Suède, au beau milieu d’un immense terrain vague perdu entre toundra, lacs et forêts de conifères, les équipes de la division « Ballon » du Cnes et du Laboratoire de physique moléculaire pour l’atmosphère et l’astrophysique (LPMAA) 1 se préparent pour le vol SWIRballon. But de l’expérience : mesurer les concentrations de deux gaz à effet de serre présents dans l’atmosphère, le dioxyde de carbone (CO 2) et le méthane. Pascal Jeseck, ingénieur de recherche au LPMAA, détaille : « Lors du vol, un spectromètre va mesurer le rayonnement solaire rétrodiffusé, c’est-à-dire la lumière diffusée au contact des molécules de l’atmosphère : par exemple, lorsque des photons rencontrent une molécule de dioxyde de carbone, une partie de la lumière est absorbée et l’autre partie est diffusée. À partir de cette mesure, on peut déduire la quantité de dioxyde de carbone présente dans l’atmosphère. » Pour différencier les concentrations des molécules de CO 2 et de méthane, les mesures s’effectuent à différentes longueurs d’ondes dans l’infrarouge. En effet, Il existe des longueurs d’onde d’absorption spécifiques à chaque molécule de l’atmosphère. Avec cette expérience, les scientifiques participent en fait à la calibration et à la validation des mesures du satellite japonais Gosat. Lancé en 2009, ce satellite a pour objectif de mesurer les concen- trations atmosphériques des deux mêmes gaz à effet de serre, le CO 2 et le méthane, sur l’ensemble de la planète. Pour être comparable, les mesures doivent être effectuées simultanément. Afin de s’en assurer, le spectromètre est aligné sur une caméra infrarouge qui précise les scènes visées (lacs, forêts, nuages, etc.). Les images recueillies sont ensuite comparées à celles prises par le satellite. Et les enjeux sont importants puisque « les mesures visent à comprendre l’évolution de ces gaz, de leurs sources et puits à l’échelle du globe, en vue d’améliorer nos connaissances sur les cycles du carbone, essentielles pour les prévisions climatiques », explique Sébastien Payan, chercheur au sein du LPMAA. Bien loin des paysages suédois, c’est à Paris au sein de ce laboratoire, que chercheurs, ingénieurs, mécaniciens et électroniciens ont mis en place l’expérience SWIR-ballon. Du montage de la nacelle aux réglages des instruments de mesure, tout le matériel a été vérifié méticuleusement pour mener à bien l’expérience. Fin mars, la nacelle est démontée et mise en caisse, direction la Suède. Elle est rejointe une semaine plus tard par l’équipe qui se charge de la remonter et de procéder à une nouvelle phase de test et de calibration des instruments de mesure. Aujourd’hui, sur le terrain de lancement, la nacelle de 500 kilogrammes contenant l’expérience va être emportée par des ballons Mission VIEDESLABOS 13 gonflés à l’hélium dont le volume peut atteindre 400 000 m 3 en altitude. Mais avant de pouvoir effectuer le vol qui devrait durer environ 6 heures, plusieurs conditions doivent être réunies. « Les conditions météorologiques, prévisibles 24 heures à l’avance, doivent être favorables, avec des vents inférieurs à 5 mètres par seconde pour pouvoir lancer le ballon. En effet, il faut éviter les trajectoires imprévues pour atteindre nos objectifs scientifiques. De plus, il faut attendre l’heure de passage du satellite japonais Gosat, la prise de mesures s’effectuant de manière simultanée avec ce dernier », précise Pascal Jeseck. Dans les airs, le Cnes assure l’alimentation et le pointage de la nacelle, c’est-à-dire sa stabilité. Les mesures s’effectuent pendant la montée du ballon, jusqu’à environ 35 kilomètres d’altitude, puis pendant que le ballon dérive à cette altitude. Les résultats sont enregistrés à bord de la nacelle et transmis au sol par télémesure. À la fin du vol, le parachute est déclenché au-dessus d’une zone d’atterrissage favorable. Arrivée au sol, la nacelle est localisée puis hélitreuillée vers la route ou un camion la ramènera jusqu’à la base. Aujourd’hui, c’est pour des raisons de sécurité précises que les campagnes de mesures s’effectuent depuis plusieurs années à la base d’Esrange en Suède. En effet, la densité de population doit être au maximum d’un habitant au kilomètre carré pour prévenir tout accident en cas de détachement de la nacelle. D’ailleurs, nos chercheurs espèrent prochainement fouler à nouveau les terres suédoises : leur nacelle est inscrite dans un nouveau projet, Strapolex, une étude de la composition chimique de la stratosphère polaire en dehors de la période hivernale. Marion Papanian 1. Unité CNRS/Université Paris-VI. CONTACTS Laboratoire de physique moléculaire pour l’atmosphère et l’astrophysique, Paris ➔ Pascal Jeseck pascal.jeseck@upmc.fr ➔ Sébastien Payan payan@ccr.jussieu.fr Le journal du CNRS n°244 mai 2010 © P.Jeseck/LPMAA/CNRS Photothèque