Campagnes ballons
Observations réalisées lors de vols ballon de longue durée
Une spécialité du laboratoire depuis sa création est l’utilisation d’observations réalisées lors de vols ballon de longue durée, dont en particulier les ballons pressurisés réalisant des sondages quasi-horizontaux de l’atmosphère. Les vols longue durée permettent de sonder des régions peu accessibles par des instruments in situ embarqués sur des vecteurs plus classiques (ballons courte durée effectuant des profils, avions). Ainsi, les aéroclippers (ballons de basse couche équipés d’une traîne instrumentée flottant à la surface de l’eau) ou les ballons pressurisés de couche limite (BPCL) sont capables de parcourir des bassins océaniques dans leur globalité. De même, les ballons pressurisés stratosphériques (BPS) peuvent effectuer des vols comportant plusieurs révolutions autour de la Terre et fournir ainsi une vision globale des processus atmosphériques. Ces observations tirent pleinement profit de la maturité des techniques de positionnement (GPS) et de communication par satellite (Iridium), en cela qu’il est désormais possible de connaître à chaque instant le lieu où les observations sont effectuées et de transmettre une quantité importante de données presque en temps réel. Enfin, ces ballons ont en général un comportement quasi-Lagrangien : transportés par le vent, ils suivent en première approximation les mouvements des particules d’air. Les observations réalisées lors de ces vols permettent donc de suivre l’évolution des caractéristiques physiques et chimiques des masses d’air sous l’influence des phénomènes dynamiques. Les ballons de longue durée constituent ainsi des vecteurs idéaux pour étudier le transport et les interactions entre l’océan et l’atmosphère, pour mesurer l’activité des mouvements ondulatoires dans la stratosphère, et, pour suivre l’évolution microphysique ou chimique des masses d’air.
Dans les prochaines années, le laboratoire participera ou dirigera plusieurs campagnes d’observations utilisant ces ballons :
Concordiasi (Antarctique, Sept. 2009), projet coordonné par Météo-France, dont le laboratoire assure la responsabilité du volet stratosphérique. 20 BPS seront lâchés dans le tourbillon polaire Antarctique. 6 d’entre eux seront équipés d’ozonomètre développés au laboratoire, et de compteurs de particules développés à l’Université du Wyoming. Ils permettront pour la première fois de suivre au sein de la masse d’air les mécanismes impliqués dans la destruction de l’ozone stratosphérique. L’ensemble des ballons emportera également des capteurs météorologiques conçus au laboratoire pour documenter, à la manière de l’expérience Vorcore, la dynamique du tourbillon polaire.
HyMeX (Bassin méditerranéen, hiver 2011-2012), projet porté par le laboratoire et Météo-France, qui vise à une meilleure compréhension du cycle de l'eau en Méditerranée, tout particulièrement dans le domaine de la prévision et de l'évolution des événements intenses associés à ce cycle. Plusieurs types de ballons seront utilisés : des driftsondes, composés d'un BPS pouvant lâcher sur demande ou de façon préprogrammée des dropsondes mesurant les variables météorologiques classiques ; des BPCL ou une flottille de mini-ballons (Nano) embarquant de l'instrumentation météorologique in situ ; des aéroclippers mesurant les variables océaniques et météorologiques classiques, ainsi que les flux de chaleur et d'humidité à l'interface. Lâchés de la côte est des USA, les driftsondes documenteront les conditions amont propices à la formation de dépressions et de précipitations intenses en Méditerranée. Les BPCL ou Nano permettront d’étudier l'alimentation en humidité des systèmes précipitants intenses (types événements cévenols). Enfin, les aéroclippers renseigneront sur les échanges entre océan et atmosphère lors de la formation de ces précipitations ou durant les événements de vent fort. Un axe novateur du projet est d’adapter la stratégie de lâcher des ballons et des dropsondes afin d’augmenter la densité d’observations dans les régions identifiées comme sensibles pour la qualité de la prévision météorologique opérationnelle (observation adaptative).
Swice et Trio (Océan Indien, 2011-2012), campagnes coordonnées qui se feront dans un cadre national élargi (Lacy, LA, CNRM, Locean, Latmos) et avec une forte participation internationale (Australie, Inde, Afrique du Sud, USA, Japon). L’objectif scientifique de Swice est la compréhension des processus d’échelle moyenne (10 –100 km) et synoptique (100 –1000 km) contrôlant l’évolution cyclonique du sud-ouest de l’océan indien au cours de l’été austral. L’objectif scientifique de Trio est la détermination du rôle des interactions océan-atmosphère sur la variabilité intra-saisonnière. Par rapport à Cirene, un intérêt particulier sera donné à l’Océan Indien Est (nord-ouest de l’Australie) où l’on a observé un maximum de variabilité intra-saisonnière de la température de surface de la mer et un maximum d’effet des couches de réchauffement diurne océaniques. Pour ces deux campagnes, les aéroclippers seront une source de mesures très importante pour la détermination de la perturbation des flux turbulents par les systèmes convectifs (en particulier pendant la cyclogenèse) et pour le suivi opérationnel de l’intensité des cyclones. Il y a également un projet de coopération avec le CAWCR (Australie) pour le suivi des cyclones à l’aide d’aéroclippers au large de la côte nord-ouest de l’Australie.
Stratéole-Phase 2 (Équateur, 2012-2013), projet porté par le laboratoire qui constitue la deuxième partie du projet Stratéole. Il a pour but d’étudier la dynamique de la haute troposphère et de la basse stratosphère équatoriale, en particulier les mécanismes de génération d’ondes de gravité par la convection, et l’effet de ces ondes sur le forçage de l’oscillation quasi-biennale. La campagne documentera également les mécanismes de transport et d’assèchement des masses d’air lors de leur passage à la tropopause, en décrivant, entre autres, les liens entre la dynamique et la microphysique. Les ballons seront équipés de divers instruments permettant d’observer la dynamique de cette région, la microphysique (compteur de particules et lidar rétro-diffusion) et le transport via la mesure de constituants (vapeur d’eau, ozone). Le projet est une collaboration entre le laboratoire et plusieurs autres laboratoires français (GSMA, CNRM) et étrangers (U. d’Adélaide, d’Hawaii, du Wyoming, CNR Italie, etc.)
