Un nouveau réseau d’observation pourrait être la clé pour comprendre les mécanismes du changement climatique
L’ambitieux projet ARISE2, financé par l’UE, intègre et étend les stations actuelles de détection des infrasons et de surveillance de la luminescence atmosphérique, ainsi que les lidars, les radars et les satellites afin d’améliorer la modélisation de l’activité dans l’atmosphère moyenne. Située au-dessus des ballons météorologiques et en dessous des satellites, l’atmosphère moyenne – dont la troposphère, du sol à une hauteur de 6 à 10 kilomètres, jusqu’à l’ionosphère, de 75 à 1 000 kilomètres au-dessus de la Terre – est difficile à mesurer. «Dans le passé, la stratosphère n’était pas très bien comprise. Elle était considérée comme une zone froide et calme où rien ne se passait», déclare la Dre Elisabeth Blanc, coordinatrice du projet et directrice au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) à Paris. Grâce à de meilleures observations des évènements de l’atmosphère moyenne réalisées par ARISE, «nous comprenons désormais qu’elle est très importante». «Le principal objectif consistait à mesurer la dynamique de l’atmosphère – tout ce qui était en mouvement – sur de grandes échelles temporelles, de millièmes de seconde à des décennies, et spatiales, du niveau local au niveau mondial», explique-t-elle. Cela comprend les ondes planétaires et de gravité, les marées solaires, les perturbations liées aux orages depuis les éclairs standard aux ondes de convection, les ondes orographiques, les épisodes de réchauffement de la stratosphère et d’autres phénomènes comme les éruptions volcaniques et les météorites. «Aucun projet ne s’y est intéressé jusqu’à présent», souligne-t-elle. Réseau multi-ensemble de détection des infrasons, de lidar et de luminescence atmosphérique Le projet utilise le système de surveillance international des infrasons mis au point pour la vérification du traité d’interdiction complète des essais nucléaires (TICE) – un réseau mondial regroupant quelque cinquante stations opérationnelles aujourd’hui. «Quand il sera achevé, il comptera 60 stations et il sera idéal pour l’observation – nous voyons tout ce qu’il se passe dans l’atmosphère», ajoute la Dre Blanc. Les mini-réseaux du système TICE permettent de mesurer les directions d’arrivée des perturbations atmosphériques et même l’angle d’élévation, ce qui était impossible auparavant. ARISE2 intègre également les stations nationales européennes de détection des infrasons; les stations lidar (détection et mesure de distance par onde lumineuse) du Réseau de détection des changements de la composition atmosphérique qui mesurent la dynamique de la stratosphère; l’Arctic Lidar Observatory for Middle Atmosphere Research et les stations à plusieurs instruments situées à Trondheim, en Norvège et à Kiruna, en Suède, qui n’étaient pas impliquées dans le premier projet ARISE (2012-2014). D’autres instruments tels que des mini-réseaux de détection des infrasons, des radars, des radiomètres de vent et des sondeurs ionosphériques ont été installés aux sites de lidar à l’Observatoire de Haute-Provence, en France, pour les latitudes moyennes, et au Maïdo, à La Réunion dans les tropiques, afin d’étendre la couverture. «Les mesures à haute résolution de cette infrastructure ont révélé des différences considérables entre les observations et les modèles, en particulier durant les perturbations stratosphériques et l’activité des ondes», a souligné la Dre Blanc, en ajoutant que la meilleure qualité des données recueillies entraînera une nouvelle génération de modèles de prévisions météorologiques de l’ensemble de l’atmosphère et de modèles climatiques. Étendre les temps d’observation Actuellement, 24 ensembles de données reposant sur 13 technologies d’observation de l’atmosphère différentes sont disponibles via le portail ARISE. Mais le projet a également étendu ses temps d’observation. Par exemple, deux lidars scandinaves associés à un radar de détection des météores ont fourni des mesures à haute résolution jour et nuit du vent et de la température entre 20 et 100 kilomètres d’altitude durant une période ininterrompue. Une nouvelle base de données des réchauffements stratosphériques soudains a également été mise en place. Ces évènements impressionnants surviennent lorsque le vortex polaire s’affaiblit soudainement ou s’inverse et ont un impact considérable sur les températures hivernales de l’hémisphère Nord. Durant un tel réchauffement en 2016, des différences de température de l’ordre de 40 degrés Kelvin ont été observées dans la stratosphère par rapport aux modèles. «C’est énorme! Nous ne le savions pas avant», conclut la Dre Blanc.
Mots‑clés
ARISE, ARISE2, changement climatique, temps, modélisation climatique, atmosphère, vent, lidar, stratosphère, ionosphère, troposphère, ondes de gravité, ondes planétaires
