Stratosphère

Aérosols – Climat et Chimie – Climat

Aérosols – Climat

Le rôle des aérosols stratosphériques sur le climat est avéré et ce même lorsque la stratosphère n’est pas impactée par une éruption majeure du type Pinatubo. La variabilité du contenu en aérosols de la stratosphère doit être quantifiée et les mécanismes qui la contrôlent caractérisés afin de prendre en compte la contribution de ces aérosols dans les modèles de Chimie-Climat, que ce soit pour les études passées ou pour les projections. Ces objectifs scientifiques sont appréhendés par une stratégie de synergie observation-modélisation. La variabilité des aérosols est déterminée par les mesures régulières sous ballon météorologique avec les compteurs LOAC associées aux observations spatiales disponibles ou à venir (Lidar CALIOP/Calipso, EarthCARE, OMPS, SAGEIII). L’impact radiatif des aérosols à différentes échelles spatiales (régionale, synoptique et globale) et temporelles (saisons, années) est étudié par le modèle communautaire de Chimie-Climat WACCM mis en service au LPC2E. On s’intéresse particulièrement à des régions clés en termes de sources d’aérosols et/ou de précurseurs : les tropiques, le vortex polaire et la mousson asiatique. Un focus est d’abord mis sur l’effet des éruptions volcaniques régulières « modérées » sur le bilan radiatif de par l’injection directe de SO2 dans la stratosphère, avec comme point de comparaison l’éruption majeure du Pinatubo. Ensuite, la contribution des feux de biomasse (épisodes de pyroconvection) et des sources de pollution (notamment asiatique) est particulièrement surveillée par des mesures ballons et spatiales. Egalement, l’impact du matériel venant de l’espace est étudié via des collaborations avec des planétologues. Dans notre stratégie, le rôle des observations est dual du fait que les modèles (WACCM, Reprobus du LATMOS) sont à la fois initialisés et évalués par ces données.

Chimie – Climat

Etablir et surveiller le bilan des halogènes (X=Cl, Br), de la vapeur d’eau et de l’azote dans la stratosphère est un thème prioritaire au vu de l’importance de ces composés vis-à-vis du bilan radiatif et de la destruction de l’ozone stratosphérique.

  • Bilan des Halogènes :

Le LPC2E est impliqué dans l’étude des précurseurs de destruction de l’ozone comme BrO ou les espèces sources ou encore des réservoirs des Halogènes comme HCl. L’étude du transport en région équatoriale des espèces sources comme les espèces à très courte durée de vie (VSLS ; CHBr3 ou CH2Br2) dans le cadre du projet du 7ème PCRD SHIVA est étudier par modélisation (CCATT-BRAMS) ou par l’utilisation de traceurs de transport comme CO mesuré par SPIRIT. Concernant les réservoirs d’halogènes, SPECIES, à la suite de SPIRALE, sera encore pendant quelques temps le seul instrument au monde mesurant in situ et avec une ultra-haute résolution verticale (quelques mètres) le principal réservoir de chlore dans la stratosphère, HCl. Cette information sera de tout premier plan dans la période à venir d’absence de satellite dédié à l’étude de la stratosphère.

  • Bilan de la vapeur d’eau :

Dans la basse stratosphère, les radicaux HOx, provenant principalement de la vapeur d’eau, jouent un rôle de premier plan dans les cycles de destruction de l’ozone. L’étude du bilan de H2O dans la haute troposphère – basse stratosphère (UTLS) et la stratosphère et des processus qui contrôlent sa variabilité est menée par des hygromètres à point de givre embarqués sous ballons. La stratégie consiste à caractériser les zones-clés d’entrée de la vapeur d’eau dans la stratosphère ou de déshydratation des masses d’air (mousson, tropiques), et de valider les mesures spatiales. L’oxydation du méthane contribuant pour moitié à la production de vapeur d’eau stratosphérique, combiner les mesures de SPECIES pour CH4 et des hygromètres au cours de mêmes vols sont un atout majeur pour établir le bilan de H2O et des HOx. De même, par ses mesures de H2O2 et HCHO, SPECIES peut également contribuer à répondre à la question cruciale toujours en suspens de l’origine des sources de radicaux HOx autres que CH4 et H2O.

  • Bilan de l’azote:

Les oxydes d’azote (NOx) prennent le relais de la destruction d’ozone en chaîne dans la moyenne stratosphère. Aussi, nous réduirons les incertitudes concernant les sources naturelles et anthropiques de N2O, qui deviendra la future source principale d’espèces (NOx) destructrices d’ozone au cours de ce siècle, en mesurant ses émissions et ses abondances verticales depuis le sol jusqu’à la stratosphère à l’aide de l’instrument SPECIES et en exploitant les résultats de SPIRALE et des SPIRIT (sol & avion), associées à la modélisation chimie-climat (WACCM). Ce projet sera réalisé en collaboration avec l’ICARE (CNRS Orléans) et la Colorado State University.