Évaluer les profils d’aérosols au niveau mondial
Les aérosols sont de minuscules particules en suspension dans l’atmosphère terrestre qui exercent une influence significative sur le climat mondial. Ils interagissent avec le rayonnement solaire et jouent un rôle clé dans la formation des nuages. Ces minuscules particules proviennent de différentes sources naturelles et artificielles, telles que les déserts et l’industrie. Cette variabilité d’origine, ainsi que dans le temps et l’espace, constitue un défi important pour les scientifiques qui souhaitent surveiller et caractériser les aérosols. «Les particules d’aérosols représentent donc l’une des principales sources d’incertitudes dans les projections climatiques», explique Daniel Perez-Ramirez, chercheur au département de physique appliquée de l’université de Grenade et coordinateur du projet GRASP-ACE. Dans le cadre du projet GRASP-ACE, financé par l’UE, les chercheurs avaient pour objectif de réduire les incertitudes entourant ces particules, en développant un code ouvert capable de combiner les mesures d’aérosols fournies par différents instruments spatiaux. Il s’agit notamment de la détection et de la mesure de distance par onde lumineuse (LIDAR), une technologie relativement nouvelle qui utilise des lasers pour mesurer des objets.
Un code ouvert pour la télédétection
Le Generalized Retrieval of Atmospheric and Surface Properties (GRASP) est un code ouvert capable de combiner différentes mesures de télédétection sensibles aux propriétés optiques des aérosols et des surfaces. Le GRASP a été utilisé avec succès dans le passé, mais l’avènement du LIDAR spatial ouvre de nouvelles possibilités. Cette technique de télédétection active permet de caractériser l’atmosphère verticalement grâce à des lasers pulsés et à une détection électronique avancée. La capacité du LIDAR est toutefois limitée pour dériver les propriétés microphysiques de l’atmosphère, en particulier des aérosols.
Le LIDAR à longueur d’onde multiple ou unique identifie les propriétés microphysiques des aérosols
Le projet GRASP-ACE, réalisé avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, a étudié de manière approfondie la possibilité d’obtenir les propriétés microphysiques des aérosols en recourant à des mesures LIDAR multi-longueur d’onde uniquement. «Nous avons constaté qu’il fallait appliquer des contraintes a priori sur les types d’aérosols, ce qui a limité la possibilité de caractériser complètement les aérosols à l’échelle mondiale», note Daniel Perez-Ramirez. «En outre, les mesures LIDAR multi-longueur d’onde sont très complexes et coûteuses, ce qui restreint leur utilisation pour obtenir des ensembles de données étendus», ajoute-t-il. L’équipe de GRASP-ACE a donc étudié le recours au LIDAR à longueur d’onde unique en combinaison avec la télédétection passive telle que la polarimétrie (mesure de la polarisation de la lumière solaire) pour les mesures spatiales, et la photométrie solaire (mesure de la lumière solaire) pour les mesures au sol. «En recourant à des mesures LIDAR dans GRASP et en les couplant à d’autres mesures de télédétection passive, il est possible d’obtenir ces propriétés microphysiques d’aérosols résolues verticalement», note Daniel Perez-Ramirez. Étant considérablement plus facile et bien moins cher à utiliser, le LIDAR à longueur d’onde unique permettra de réduire le coût des futures missions spatiales d’analyse des aérosols.
De nouvelles possibilités de mesure des aérosols
«La grande réussite de notre projet est la possibilité de combiner des mesures LIDAR et polarimétriques spatiales pour obtenir des propriétés d’aérosols résolues verticalement, ce qui n’était pas possible jusqu’à présent», explique Daniel Perez-Ramirez. «La possibilité de caractériser la distribution de la taille des aérosols et les propriétés d’absorption sera particulièrement importante», ajoute-t-il. Suite aux résultats prometteurs du projet, un nouveau projet financé par l’UE, GRASP-SYNERGY, a été approuvé. Son objectif consiste à combiner les informations provenant de différents capteurs spatiaux à l’aide de l’algorithme GRASP. Ces recherches soutiendront une prochaine mission spatiale, Atmosphere Observing System (AOS), menée par la NASA en coopération avec d’autres agences spatiales, prévue pour 2029. L’algorithme GRASP contribue à réduire les coûts de cette mission en intégrant les informations fournies par le LIDAR à longueur d’onde unique, moins coûteux. «L’architecture de la mission comprend la combinaison du LIDAR et de la polarimétrie, ce qui fait de GRASP un élément essentiel de l’optimisation et de la réussite de la mission», explique Daniel Perez-Ramirez.
Mots‑clés
GRASP-ACE, aérosol, climat, nuages, taille, distribution, origine, capteurs, LIDAR, NASA, code
