10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages....

51
Etudes de cas issues de GAO Etudes de cas issues de GAO Case studies resulting from GAO Case studies resulting from GAO

Transcript of 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages....

Page 1: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Etudes de cas issues de GAOEtudes de cas issues de GAO

Case studies resulting from GAOCase studies resulting from GAO

Page 2: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Objectifs : � Constituer une ressource pédagogique pour

l’exploitation de calisph’air en collège.� Utiliser les données de GAO

Objectifs : � Constituer une ressource pédagogique pour

l’exploitation de calisph’air en collège.� Utiliser les données de GAO

Objectives :

� Putting together teaching ressources to use calishph’air

in high schools.

� Using GAO data

Page 3: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

2 sujets possibles :

1. Le pole nord est-il la « poubelle » de

l’hémisphère nord ?

2. Eyjafjöll ou les caprices d’un volcan islandais.

2 sujets possibles :

1. Le pole nord est-il la « poubelle » de

l’hémisphère nord ?

2. Eyjafjöll ou les caprices d’un volcan islandais.

2 possible topics :

1. Has the North Pole become the Northern hemisphere’ s « bin »?

2. Eyjafjöll or the whims of an Iceland volcano .

Page 4: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

I - Le pole nord est-il la « poubelle » de l’hémisphère nord ?

I - Le pole nord est-il la « poubelle » de l’hémisphère nord ?

� mission POLARCAT (2008)� l’influence de la pollution européenne sur la composition

de l’atmosphère et l’origine de brumes au-dessus del’Arctique.

� Campagne de mesure de JLE du (5 au 11 avril 2010)� CO2 atmosphérique et champ magnétique terrestre� particules ensuspensionet ozonetroposphérique

� mission POLARCAT (2008)� l’influence de la pollution européenne sur la composition

de l’atmosphère et l’origine de brumes au-dessus del’Arctique.

� Campagne de mesure de JLE du (5 au 11 avril 2010)� CO2 atmosphérique et champ magnétique terrestre� particules ensuspensionet ozonetroposphérique� particules ensuspensionet ozonetroposphérique� particules ensuspensionet ozonetroposphérique

� the Polarcart mission (2008)

- The influence of European pollution on the composition of the atmosphere

and the origins of fog over the Arctic

� JLE measurement campaign (from 5 to 11 of april 2010)

- Atmosphere CO2 and terrestrial magnetic field

- Suspended particles and tropospheric ozone

Page 5: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Le pole nord est-il la « poubelle » de l’hémisphère no rd ?Le pole nord est-il la « poubelle » de l’hémisphère no rd ?

Problématiques :� Comment les mesures réalisées par Jean Louis

Etienne et le satellite CALIPSO nous renseignent-elles sur la composition de l’atmosphère

� Quel intérêt y a-t-il à utiliser différentes

Problématiques :� Comment les mesures réalisées par Jean Louis

Etienne et le satellite CALIPSO nous renseignent-elles sur la composition de l’atmosphère

� Quel intérêt y a-t-il à utiliser différentes� Quel intérêt y a-t-il à utiliser différentesméthodes de mesure ?

� Quel intérêt y a-t-il à utiliser différentesméthodes de mesure ?

Problematics :

� How do the measurements made by Jean-Louis Etienne and

CALIPSO satellite help us understand the composition of

the atmosphere.

� Is it worth using different methods of

measurement?

Page 6: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Des éléments pour répondre aux problèmes posés

Des éléments pour répondre aux problèmes posés

� 1) Jean Louis Etienne et la mission GAO

� 1.1) S’informer sur la mission GAO (préparation, matériel…)

� 1.2) Des données à exploiter� 1.3) Coupsdepouce

� 1) Jean Louis Etienne et la mission GAO

� 1.1) S’informer sur la mission GAO (préparation, matériel…)

� 1.2) Des données à exploiter� 1.3) Coupsdepouce

Le pole nord est-il la « poubelle » de l’hémisphère no rd ?Le pole nord est-il la « poubelle » de l’hémisphère no rd ?

� 1.3) Coupsdepouce� 1.4) Quelques éléments de réponse

� 1.3) Coupsdepouce� 1.4) Quelques éléments de réponse

Elements to answer our problematic :

1) Jean Louis Etienne and the GAO mission

1.1) Getting information on the GAO mission ( preparation,

material …)

1.2) Data to exploit.

1.3) Helping hands.

1.4) Some answers

Page 7: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

� Les mesures réalisées par Jean Louis Etienne sont des mesures ponctuelles, dans le temps et dans l’espace.

� Que nous apportent les données du satellite CALIPSO

� Les mesures réalisées par Jean Louis Etienne sont des mesures ponctuelles, dans le temps et dans l’espace.

� Que nous apportent les données du satellite CALIPSO

Le pole nord est-il la « poubelle » de l’hémisphère no rd ?Le pole nord est-il la « poubelle » de l’hémisphère no rd ?

� Que nous apportent les données du satellite CALIPSO pour la même période ?

� Que nous apportent les données du satellite CALIPSO pour la même période ?

� the measurements made by JLE are specific measurement points in time

and space

�What information do Calipso satellite data provide us with for

the same period of time?

Page 8: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

� 2) Les données du satellite CALIPSO

� 2.1) S’informer sur les satellites PARASOL, CALIPSO et l’A -Train

� 2.2) Des données à exploiter

� 2) Les données du satellite CALIPSO

� 2.1) S’informer sur les satellites PARASOL, CALIPSO et l’A -Train

� 2.2) Des données à exploiter

Le pole nord est-il la « poubelle » de l’hémisphère no rd ?Le pole nord est-il la « poubelle » de l’hémisphère no rd ?

� 2.3) Coups de pouce…� 2.4) Quelques éléments de réponse� 2.3) Coups de pouce…� 2.4) Quelques éléments de réponse

2) CALIPSO satellite data

2.1) Getting information on PARASOL, CALIPSO satellites

the A-Train

2.2) Data to exploit

2.3) Helping hands

2.4) Some answers

Page 9: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

II - Eyjafjöll ou les caprices d’un volcan islandais

II - Eyjafjöll ou les caprices d’un volcan islandais

� Eruption du volcan islandais Eyjafjoll le 15 avril 2010

� Mesures de JLE (épaisseur optique) au dessus d’Amiens le 21 avril2010

� Mesures des élèves du collège de Cantelande (18/03/2010 au

� Eruption du volcan islandais Eyjafjoll le 15 avril 2010

� Mesures de JLE (épaisseur optique) au dessus d’Amiens le 21 avril2010

� Mesures des élèves du collège de Cantelande (18/03/2010 au� Mesures des élèves du collège de Cantelande (18/03/2010 au2/05/2010

� Mesures satellites (PARASOL, CALIPSO)

� Mesures des élèves du collège de Cantelande (18/03/2010 au2/05/2010

� Mesures satellites (PARASOL, CALIPSO)

-Iceland Eyjafjoll volcano eruption (10/04/15)

-JLE measurements above Amiens (10/04/21)

-Cantelande school measurements (10/03/18 to 10/05/02)

- Satellite measurements ( PARASOL, CALIPSO)

Page 10: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Eyjafjöll ou les caprices d’un volcan islandaisEyjafjöll ou les caprices d’un volcan islandais

Des éléments pour répondre aux problèmes posés

� 1) Jean Louis Etienne et le LOA

� 1.1) S’informer sur les mesures� 1.2) Des données à exploiter

� 1) Jean Louis Etienne et le LOA

� 1.1) S’informer sur les mesures� 1.2) Des données à exploiter� 1.3) Coups de pouce� 1.4) Quelques éléments de réponse� 1.3) Coups de pouce� 1.4) Quelques éléments de réponse

Elements to answer the problematic :

1) Jean Louis Etienne and the LOA

1.1) Getting information on measurements (…)

1.2) Data to exploit

1.3) Helping hands

1.4) Some answers

Page 11: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

� 2) Les mesures du Collège Cantelande, de Cestas

� 2.1) S’informer sur les mesures réalisées� 2.2) Des données à exploiter� 2.3) Quelques éléments de réponse

� 2) Les mesures du Collège Cantelande, de Cestas

� 2.1) S’informer sur les mesures réalisées� 2.2) Des données à exploiter� 2.3) Quelques éléments de réponse

Eyjafjöll ou les caprices d’un volcan islandaisEyjafjöll ou les caprices d’un volcan islandais

� 2.3) Quelques éléments de réponse� 2.3) Quelques éléments de réponse

2) Cestas Cantelande school measurements

1.1) Getting information on measurements

1.2) Data to exploit

1.3) Some answers

Page 12: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

� 3) Les données des satellites � 3.1) S’informer sur les satellites PARASOL, CALIPSO et

l’A-Train� 3.2) Des données à exploiter (Parasol, calipso)� 3.3) Coups de pouce…

� 3) Les données des satellites � 3.1) S’informer sur les satellites PARASOL, CALIPSO et

l’A-Train� 3.2) Des données à exploiter (Parasol, calipso)� 3.3) Coups de pouce…

Eyjafjöll ou les caprices d’un volcan islandaisEyjafjöll ou les caprices d’un volcan islandais

� 3.3) Coups de pouce…� 3.4) Quelques éléments de réponse� 3.3) Coups de pouce…� 3.4) Quelques éléments de réponse

3) Satellite informations

3.1) Getting information on PARASOL, CALIPSO, and A-TRAIN

3.2) Data to exploit ( PARASOL, CALIPSO )

3.3) Helping hands…..

3.4) Some answers

Page 13: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

ConclusionConclusion

� validation de nombreux items duB2I etdu socle communde compétences et deconnaissances

� validation de nombreux items duB2I etdu socle communde compétences et deconnaissancesconnaissances

� Lien avec les programmes dePhysique/chimie et SVT

connaissances� Lien avec les programmes de

Physique/chimie et SVT

Conclusion

- to confirm numerous B2i items and the common base of knowledge

and skills

- links with physics/chemistry and science programs.

Page 14: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

EYJAFJOLL OU LES CAPRICES

D’UN VOLCAN ISLANDAIS.

Problématique � Suite à l’éruption du volcan islandais Eyjafjoll le 15 avril 2010, le trafic aérien a été très perturbé. Des aéroports ont dû fermer et de nombreux vols ont été annulés. Certains aéroports, comme celui de Bordeaux, étaient ouverts tandis que d’autres, plus au Sud, comme Rome et Madrid, étaient fermés. � Le 21 avril 2010, de retour de son expédition en ballon au-dessus de l’Arctique (Mission GAO), Jean-Louis Etienne s’élevait en montgolfière au-dessus d’Amiens pour réaliser des mesures d’épaisseur optique, à la recherche du nuage. � Dans le même temps, des élèves du collège Cantelande, à Cestas, en Gironde, poursuivaient une campagne de mesures démarrée à l’occasion de la mission GAO et qui s’est poursuivi dans l’espoir de détecter le passage du nuage de cendre. � Des satellites, comme CALIPSO, ont été déployés pour mesurer les différentes composantes de l’atmosphère (présence d’aérosols, composition des nuages…)

o Comment les mesures réalisées par Jean Louis Etienne, les élèves et les différents satellites nous renseignent-elles sur le passage du nuage de cendre dans notre atmosphère ?

o Quel intérêt y a-t-il à utiliser différentes méthodes de mesure ?

Après exploitation des données fournies ci-après, vous rédigerez un paragraphe court dans lequel vous répondrez aux questions posées. (Le travail proposé est l’occasion de valider de nombreux items du B2I et du socle commun de compétences et de connaissances).

Page 15: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Des éléments pour répondre au problème posé

1) Jean Louis Etienne et le LOA (Laboratoire d’Optique Atmosphérique)

1.1) S’informer sur les mesures réalisées Le mercredi 21 avril 2010, Jean-Louis ETIENNE s’est élevé en montgolfière depuis un champ situé prés d’Amiens. Il embarquait un photomètre portable (figure 1) qui lui a permis de réaliser, au cours de l’ascension et de la descente, des mesures d’extinction de l’éclairement solaire. Ces mesures permettent de déterminer l’épaisseur optique en aérosol (AOT). La valeur d’AOT dépend du contenu en particules de l’atmosphère.

Figure 1 : Jean-Louis ETIENNE en train de viser le soleil, depuis la nacelle du ballon piloté par Philippe HAMAIN, avec un photomètre portable prêté par le CNES.

Remarque : Le mouvement vertical du ballon donne accès à la variation altitudinale de l’AOT (Document 1) et l’identification éventuelle d’une couche atmosphérique plus dense en aérosols.

1.2) Des données à exploiter * Mesures de l’épaisseur optique de l’atmosphère (AOT) (réalisées par JLE au-dessus d’Amiens, le 21 avril 2010) Note : Les mesures d’AOT consistent à déterminer s’il y a présence de particules, ou aérosols, dans l’atmosphère. Les mesures sont réalisées sur des longueurs d’onde qui interfèrent préférentiellement avec les aérosols. Vous pouvez utiliser le graphique ci-dessous ou le construire à l’aide des valeurs figurant dans le tableau fourni en annexe. Construisez alors un graphique montrant l’évolution des valeurs d’AOT en fonction du temps (heure).

Page 16: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Document 1 : Evolution de l’épaisseur optique en aérosols (AOT) en fonction de l’altitude. (Mesures réalisées le 21 avril 2010 au-dessus d’Amiens)

* Localisation possible du nuage à la date du 18 avril 2010 Retrouvez ces infos et bien d’autres sur le site de France info : http://www.france-info.com/monde-volcan-islandais-2010-04-18-le-nuage-de-cendres-volcaniques-en-dix-questions-431103-14-460.html

Document 2 : localisation possible du nuage le 18 avril 2010 (données Métoffice –France Info)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0,01 0,1 1

Alti

tude

(m

)

AOT 340

AOT 675

AOT 870

Page 17: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

* Localisation possible du nuage à la date du 21 avril 2010, à 6h00 UTC (altitude : 5500 m)

Carte prévisionnelle du 21 avril Carte du 21 avril

(avec la direction des vents)

Document 3 : localisation possible du nuage, le 21 avril 2010 (données : realinfo.wordpress.com et meteobelgique.be)

Vous pouvez consulter les animations en ligne : http://ashalert.files.wordpress.com/2010/04/animation2.gif http://www.meteobelgique.be/communaute/1466-mise-a-jour-214-evolution-du-nuage-de-cendre-sur-la-belgique.html

Page 18: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

1.3) Coups de pouce… Pour vous aider à exploiter les documents proposés, voici quelques coups de pouce, sous forme d’informations et d’explications.

o Pas d’observations particulières rapportées par Jean-Louis Etienne o Profils type de l’évoution de l’AOT…

En l’absence d’une couche d’aérosols En présence d’une couche d’aérosols (entre 1500 et 2500 m d’altitude)

o Position probable du nuage

Situez Amiens Document 2 : Regardez les altitudes correspondant aux aires de répartition du nuage en rouge et en vert. Regardez ensuite les altitudes au niveau desquelles les mesures ont été faites en ballon. Documents 2 et 3 : Comparez les valeurs fournies. Quelles différences peut-on constater ? Quelles critiques ou réserves peut-on formuler ?

Epaisseur Optique en fonction de l'altitude

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0,01 0,1 1

AOT

Alti

tude

(m

)

Epaisseur Optique en fonction de l'altitude

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0,01 0,1 1

AOT

Alti

tude

(m

)

Page 19: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Amiens

1.4) Quelques éléments de réponse

Si on fait abstraction des valeurs extrêmes d’AOT, on remarque qu’elles n’indiquent pas la présence d’une couche d’aérosols particulièrement dense, type nuage de cendre. (l’évolution des valeurs d’AOT est semblable à celle d’une atmosphère sans aérosols. Voir coups de pouce). En considérant les valeurs extrêmes, on observe, entre 1500 et 2500 m d’altitude, des valeurs d’AOT plus grandes. On en déduit la présence de particules qui pourraient, compte tenu des simulations sur la répartition probable du nuage (documents 2 et 3), correspondre au nuage de cendre. Cependant, sans observation complémentaire rapportée par Jean-Louis Etienne, on ne peut conclure avec certitude s’il s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations. Le document 3 est plus précis, d’autant qu’il permet de relier la position et l’évolution du nuage à la direction des vents, à une altitude de 5500m. La position donnée sur le document 2 est moins précise: entre le sol et 6000 m d’altitude pour le rouge et au-dessus pour le vert. En l’absence des données de vent, on ne sait si cette situation s’est maintenue jusqu’au 21 avril, date des mesures en ballon. En revanche, elle tend à montrer que des traces du nuage pourraient être présentes en dessous de 5000 m d’altitude. Sur la simulation suivante, on constate bien que l’atmosphère située au-dessus d’Amiens serait traversée par le nuage de cendre.

Page 20: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

2) Les mesures du Collège Cantelande, à Cestas

2.1) S’informer sur les mesures réalisées Les élèves de la classe du collège de Cantelande, à Cestas près de Bordeaux, ont réalisé des mesures atmosphériques, plus particulièrement photométriques pendant la campagne de mesures Calisph’Air (programme éducatif piloté par le CNES) du 22 Mars au 29 Avril 2010.

2.2) Des données à exploiter

* Mesures de l’épaisseur optique de l’atmosphère (AOT) (réalisées par le collège Cantelande au-dessus de Cestas entre le 21 et 22 avril 2010) Vous pouvez utiliser le graphique proposé ou le construire à l’aide des valeurs figurant dans le tableau fourni ci-dessous. Construisez alors un graphique montrant l’évolution des valeurs d’AOT en fonction du temps (heure).

Document 4 : Evolution de l’épaisseur optique en aérosols (AOT) en fonction du temps. (Mesures réalisées entre le 22/03 et 29/04 2010 au-dessus de Cestas)

* Positions probables du nuage de cendre entre les 17 et 21 avril 2010

Carte prévisionnelle du 17 avril Carte du 19 avril (avec la direction des vents)

A noter que l’aéroport de Bordeaux est resté fermé du 17 avril 16h au 20 avril 8h…

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

18/3/10 0:00 23/3/10 0:00 28/3/10 0:00 2/4/10 0:00 7/4/10 0:00 12/4/10 0:00 17/4/10 0:00 22/4/10 0:00 27/4/10 0:00 2/5/10 0:00

Date heure

AO

T AOT vert

AOT rouge

Page 21: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Carte prévisionnelle du 21 avril Carte du 21 avril (avec la direction des vents)

Page 22: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

2.3) Quelques éléments de réponse On observe qu’entre le 23/03 et le 15/04, d’une part, et entre le 21 et le 29/04, d’autre part, les valeurs d’AOT oscillent globalement entre 0,1 et 0,4. On en déduit que l’atmosphère, situé au-dessus de Cestas, n’est pas spécialement chargé en aérosols. En revanche, du 17 au 20 avril 2010, on observe que les valeurs d’AOT dépassent la valeur 1. On en déduit que l’atmosphère, situé au-dessus de Cestas, est chargé en aérosols. De plus, on observe sur les cartes prévisionnelles de la position du nuage, entre les 17 et 21 avril 2010, que celui-ci était au-dessus de CESTAS, en concentration plus ou moins importante. Sur cette même période, l’aéroport de Bordeaux a été fermé. On peut en conclure que les élèves du collège de Cestas ont mis en évidence le passage du nuage de cendres volcanique au-dessus de leur établissement. Les mesures réalisées par Jean Louis Etienne et le Collège Cantelande de Cestas sont des mesures ponctuelles, dans le temps et dans l’espace. Que nous apportent les données des satellites PARASOL et CALIPSO pour la même période et confirment-elles les résultats observés à Cestas

Page 23: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

2. Dans la rubrique « Data access », à gauche, choisissez

« Multi-sensor Browse Interface »

3. Choisissez la date souhaitée, ici le 2010/04/21

(système anglo-saxon : aaaa/mm/jj)

4. Puis Cliquez sur « apply product/Data selection »

3) Les données des satellites

3.1) S’ informer sur les satellites PARASOL, CALIPSO et l’A-Train

� PARASOL

http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/8225-gp-parasol-sort-de-l-a-train.php http://smsc.cnes.fr/PARASOL/Fr/GP_science.htm http://smsc.cnes.fr/PARASOL/Fr/GP_mission.htm …jouer avec les différents onglets

� CALIPSO

http://smsc.cnes.fr/CALIPSO/Fr/GP_science.htm http://smsc.cnes.fr/CALIPSO/Fr/GP_mission.htm …jouer avec les différents onglets

� A-Train

http://www.tor.viarouge.net/PARASOL/Fr/a-train.htm (animation)

3.2) Des données à exploiter 3.2.1) Les données du satellite PARASOL, pour le 21 avril 2010

* Visualisation des nuages et d’éventuels aérosols

1. Allez sur le site: http://www.icare.univ-lille1.fr/ Image PARASOL

Page 24: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

5. Sur l’image parasol, dans la fenêtre située à droite, choisissez une zone centrée sur la France (la sélection se fait à l’aide de la souris) puis cliquez sur le symbole « loupe + » pour zoomer la zone.

6. Cliquer sur la « disquette Save as » pour enregistrer l’image sur le bureau ou clic droit de la souris pour l’enregistrer dans le dossier choisi.

* Visualisation des valeurs d’AOT 1. Cliquer sur : PARASOL/POLDER

Page 25: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

2. Cochez les rubriques suivantes : PARASOL Level 1B PARASOL OC2 Daily Aerosol Optical Depth over ocean PARASOL LS2 Daily Aerosol Optical Depth over land 3. Cliquez sur “Aplly Product/date Selection” 4. cliquez sur la disquette pour enregistrer chacune des images Pensez aussi à enregistrer la légende de droite en faisant clic droit dessus et « enregistrer l’image » (la légende ne s’enregistre pas quand on clique sur la disquette). On peut ensuite zoomer plus précisément en sélectionnant une zone (centrée sur Amiens) sur l’une des fenêtres affichées.

Document 5 AOT au-dessus d’Amiens le 21/04/10 (données parasol – LS2 dayli AOT over land)

AOT du 21 avril

Page 26: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Si vous désirez enregistrer l’ensemble du planisphère avec les AOT, et non la seule zone sélectionnée, cliquez sur « view full size image in new window » et enregistrez.

3.2.1.2) Coups de pouce…

o Information sur les limites des mesures PARASOL

L’algorithme PARASOL ne détecte les aérosols qu’en ciel clair. Les zones grises indiquent la présence de nuages. Parasol a des difficultés pour observer les aérosols non sphériques, ce qui est le cas des cendres volcaniques. De plus, le satellite parasol est surtout sensible, sur la terre, aux particules dont la taille est inférieure à 3.5 microns. Les acticités humaines, entre autres, génèrent des aérosols de ce type. Par contre, les cendres volcaniques, qui sont de taille assez importante, sont probablement mal détectées par Parasol.

o Valeurs des AOT

Regardez bien la valeur correspondante des AOT grâce à la légende située à droite du document.

o Position du point de mesure

Le point rouge, représentant la position du ballon, a été placé de façon approximative. Sa position réelle peut-être légèrement différente.

Page 27: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

3.2.1.3) Eléments de réponse Les données d’AOT fournies par PARASOL indiquent que dans l’atmosphère située au-dessus d’Amiens les aérosols sont peu présents. En revanche, les zones en gris révèlent la présence de nombreux nuages (qu’on peut aussi observer sur l’image satellitale correspondante). L’idée selon laquelle le nuage serait présent en trace, entre 1500 et 2000 m d’altitude, si on considère les valeurs extrêmes d’AOT mesurées à l’aide photomètre, ne pourrait donc être retenue sans recourir à d’autres mesures (données du satellite CALIPSO, par exemple) Prolongement possible : recherchez ce qu’apportent les données du satellite CALIPSO. Pour cela suivez les mêmes consignes que celles utilisées pour compléter l’étude du collège de CESTAS.

Page 28: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

3.2.2) Les données du satellite CALIPSO confrontées aux données du collège de CESTAS

Nous allons récupérer les données Lidar du satellite Calipso pour la date du 17 avril 2010 :

1 Allez sur le site dédié de la NASA à l’adresse : http://www-calipso.larc.nasa.gov/products/

2. Sélectionnez dans la colonne de gauche

LIDAR BROWSES IMAGES

3. En bas de la page,

Cliquez sur Select data set

choisir V3.01 puis Go

4. Sélectionnez la date du 17 avril 2010

Page 29: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

En utilisant la barre de défilement, vous ferez apparaître les données qui nous intéressent : Cartes des traces des passages du satellite, enregistrements Lidar.

On choisira une trace de jour (rouge), car le lidar passe au-dessus de la région bordelaise seulement le jour

� La fenêtre suivante apparaît :

En rouge, le satellite est passé de jour, en bleu, il est passé de nuit.

Page 30: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

5. Choisissez l’enregistrement correspondant au passage du Lidar au-dessus de la région bordelaise. Cestas ( Latitude :44°44’ et Longitude : -0°41 O)

Regardez l’ensemble des enregistrements, mais celui qui nous intéresse est la seizième de la liste, soit celui qui débute à 12 :41 :12 UTC le 17 avril 2010 Note : à gauche, une carte montre le trajet (la trace) suivi par le satellite. A droite, se trouve le profil correspondant. Les couleurs situées sous le profil montrent qu’il est coupé en 4 portions.

6. Cliquez sur la portion correspondant au passage au-dessus de la région bordelaise (verte) 7. En descendant sur la page, enregistrez * dans votre dossier de travail les image suivantes :

� 532 nm Total Attenuated backscatter (signal rétrodiffusé à 532nm) � vertical Feature Mask (interprétation de l’image) � Aerosol Subtype

8. Ouvrez un logiciel de traitement de texte puis insérez sur une même page les images obtenues. * : pour enregistrer, positionnez votre curseur sur l’image correspondante et faites un clic droit puis enregistrer le fichier lié.

Page 31: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Page 32: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

2.3) Coups de pouce…

• Repérez Cestas le long du profil en utilisant ses coordonnées géographiques

o Latitude :44°44’ et Longitude : -0°41 O o Une fois Cestas repéré, vous pouvez capturer juste la zone correspondante. Capturez la

même zone sur chacun des trois profils • Interprétez les données du Lidar

o Le premier document fait apparaître l’ensemble des particules présentes quelle que soit

leur nature. o Le deuxième signale si l’atmosphère est dépourvue d’aérosol (1), s’il s’agit de nuage (2)

ou d’aérosols (3). o Le troisième permet de connaître le type d’aérosols, poussière (2), pollution continentale

(3)…

Page 33: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

2.4) Quelques éléments de réponse

• Positionnement de Cestas le long des profils

Cestas

Cestas

Cestas

Page 34: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Cestas

Cestas

Cestas

• Interprétation des données du Lidar

o Le document 1 fait apparaître la présence de particules atmosphériques au-dessus de la région bordelaise entre le sol et 5000 m d’altitude. Au-dessus de Cestas, ces particules semblent être en altitude, vers les 4 ou 5000 m.

o Le document 2 révèle que ces particules

correspondent à des aérosols.

o Le document 3 montre que ces aérosols sont : au

niveau du sol de type pollution et en altitude de type poussières et donc probablement les cendres volcaniques.

On peut en conclure, que si les élèves ont bien mis en évidence la présence d’aérosols dans l’atmosphère, situé au-dessus de CESTAS, ces derniers ne correspondent pas au passage du nuage de cendre, mais seraient liés à une pollution d’origine humaine. En revanche, au nord de cette zone, il s’agit bien de poussières pouvant provenir du nuage de cendre volcanique. Le nuage n’aurait donc pas tout à fait l’extension, ni la position, présentée sur la carte produite par le logiciel de modélisation évoqué dans la partie 2.2

Cela illustre toute la difficulté de modéliser les phénomènes de dispersion atmosphérique et qu’il est important de recouper de telles données avec celles fournies, entre autres, par des satellites du type de PARASOL et CALIPSO.

Page 35: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Si les mesures réalisées par Jean Louis Etienne et par les élèves du Collège de Cestas, en Gironde, offrent une vision ponctuelle de la composition de l’atmosphère, celles faites par les satellites PARASOL et CALIPSO couvrent une grande partie de la surface du globe et ce, de façon continue. Le recours aux satellites permet donc d’acquérir de façon rapide, répétitive et fiable (les données sont recoupées avec des mesures faites au sol, par ballon, avion ou par d’autres satellites) tout un ensemble de données relatives à la composition de l’atmosphère et la surface de la Terre. D’où l’importance de recourir à différentes méthodes de mesure.

Figure 2 : Profil Lidar du 17 avril 2010 au dessus de

la région bordelaise, superposé à la région sur

Google Earth

Page 36: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Annexe 1 : Tableau des mesures d’épaisseur optique en aérosols (AOT) réalisées le 21 avril 2010 au-dessus d’Amiens

heure TU Alti (m) AOT 340 AOT 675 AOT 870 heure TU Alti (m) AOT 340 AOT 675 AOT 870

05:46:47 106 0,712 0,603 0,566 06:18:01 3198 0,063 0,041 0,035

05:49:36 150 0,539 0,378 0,337 06:18:01 3198 0,071 0,042 0,028

05:50:08 231 0,315 0,153 0,106 06:18:44 3340 0,058 0,039 0,023

05:50:18 265 0,314 0,154 0,104 06:18:54 3382 0,068 0,053 0,041

05:50:34 281 0,308 0,138 0,102 06:19:20 3445 0,061 0,039 0,025

05:51:00 281 0,306 0,147 0,104 06:19:30 3445 0,059 0,038 0,025

05:52:11 529 0,287 0,14 0,095 06:19:59 3560 0,06 0,041 0,029

05:52:21 553 0,562 0,517 0,519 06:20:08 3582 0,06 0,04 0,027

05:52:52 582 0,273 0,135 0,092 06:20:42 3674 0,058 0,041 0,024

05:53:01 616 0,269 0,135 0,092 06:20:52 3674 0,071 0,046 0,032

05:54:56 717 0,263 0,128 0,085 06:21:02 3674 0,061 0,043 0,03

05:55:15 717 0,266 0,131 0,093 06:21:26 3770 0,057 0,038 0,027

05:55:25 723 1,094 0,992 0,962 06:21:37 3770 0,056 0,037 0,023

05:56:44 673 0,292 0,155 0,112 06:21:47 3770 0,056 0,036 0,023

05:56:54 580 0,305 0,153 0,115 06:21:57 3770 0,055 0,036 0,024

05:57:59 731 0,263 0,13 0,085 02:22:08 3817 0,127 0,116 0,114

05:59:00 851 0,245 0,123 0,084 06:22:33 3826 0,054 0,036 0,022

05:59:10 885 0,235 0,117 0,078 06:22:43 3826 0,053 0,036 0,022

05:59:48 991 0,219 0,111 0,073 06:22:52 3826 0,055 0,037 0,029

06:00:24 101 0,216 0,114 0,078 06:23:24 3771 0,055 0,038 0,024

06:01:44 1229 0,189 0,101 0,068 06:24:07 3674 0,055 0,038 0,025

06:01:53 1229 0,472 1,383 1,574 06:24:17 3623 0,055 0,039 0,025

06:02:58 1399 0,145 0,088 0,062 06:24:51 3530 0,057 0,042 0,03

06:03:08 1458 0,237 0,292 0,251 06:25:01 3530 0,057 0,042 0,028

06:03:36 1509 0,116 0,071 0,047 06:25:12 3530 0,114 0,102 0,123

06:03:46 1545 1,272 1,626 1,535 06:25:43 3450 0,059 0,042 0,03

06:04:48 1640 0,078 0,051 0,035 06:25:53 3437 0,059 0,043 0,031

06:04:58 1665 0,247 0,25 0,228 06:26:02 3437 0,057 0,042 0,028

06:05:15 1665 0,074 0,05 0,035 06:26:12 3406 0,168 0,209 0,21

06:05:25 1713 0,092 0,067 0,049 06:27:22 3233 0,06 0,044 0,03

06:05:48 1768 0,072 0,05 0,034 06:27:32 3233 0,061 0,047 0,031

06:06:02 1768 0,067 0,046 0,031 06:27:43 3119 0,138 0,08 0,066

06:06:12 1802 0,074 0,052 0,044 06:28:10 302 0,067 0,052 0,037

06:06:24 1811 0,068 0,047 0,037 06:28:21 302 0,06 0,043 0,03

06:06:34 1830 0,084 0,057 0,053 06:28:40 302 0,059 0,044 0,03

06:07:26 1907 0,065 0,047 0,035 06:28:50 302 0,067 0,053 0,047

06:07:36 1907 0,066 0,044 0,031 06:29:02 2832 0,059 0,044 0,03

06:08:02 1941 0,064 0,045 0,03 06:29:12 2818 0,35 0,485 0,47

06:09:08 2038 0,064 0,045 0,028 06:29:27 2776 0,059 0,045 0,034

06:09:18 2047 0,417 0,564 0,26 06:29:38 2725 0,072 0,07 0,053

06:09:44 2047 0,064 0,045 0,027 06:30:55 2403 0,06 0,044 0,037

06:09:54 2094 0,163 0,206 0,187 06:31:05 2403 0,06 0,044 0,034

06:10:31 2131 0,065 0,045 0,033 06:31:16 2403 0,065 0,05 0,041

06:11:04 2153 0,06 0,041 0,026 06:31:25 2293 0,753 0,509 0,635

06:11:15 2153 0,061 0,041 0,027 06:31:36 2293 0,06 0,043 0,028

06:11:38 2153 0,06 0,04 0,025 06:31:45 2293 0,635 1,284 2,232

06:11:48 2238 0,335 0,439 0,459 06:31:59 2293 0,062 0,045 0,034

06:12:46 2289 0,062 0,043 0,029 06:32:08 2150 0,06 0,045 0,032

06:12:56 2289 0,063 0,042 0,028 06:32:49 1974 0,061 0,044 0,03

06:13:38 2382 0,07 0,052 0,041 06:32:59 1958 0,061 0,044 0,031

06:14:22 2510 0,062 0,041 0,025 06:33:23 1858 0,072 0,05 0,034

06:14:33 2540 0,062 0,041 0,028 06:33:34 1858 0,071 0,049 0,035

Page 37: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

06:15:09 2580 0,066 0,046 0,03 06:33:45 1858 0,067 0,05 0,037

06:15:19 2654 0,049 0,042 0,034 06:33:55 1858 0,071 0,052 0,037

06:15:50 2699 0,066 0,045 0,031 06:34:04 1712 0,072 0,051 0,034

06:16:00 2761 0,067 0,045 0,032 06:34:15 1712 0,076 0,053 0,044

06:16:29 2860 0,071 0,045 0,032 06:34:26 1712 0,08 0,051 0,034

06:16:39 2909 0,061 0,04 0,025 06:34:36 1712 0,085 0,056 0,042

06:16:58 2909 0,054 0,043 0,028 06:34:53 1631 0,103 0,065 0,043

06:17:08 3019 0,088 0,074 0,075 06:35:02 1600 0,197 0,177 0,156

06:17:34 3088 0,069 0,045 0,031 06:35:14 1577 0,231 0,209 0,181

06:17:44 3088 0,071 0,052 0,048 06:35:31 1577 0,196 0,154 0,129

06:35:40 1506 0,358 0,339 0,321

Annexe 2 : Tableau des mesures d’épaisseur optique en aérosols (AOT) réalisées entre le 22/03 et le 29/04 2010 au-dessus de Cestas

Date AOT vert AOT rouge Date AOT vert AOT rouge 22/3/10 10:00 0,3 0,25 18/4/10 13:10 1,24 1,12 22/3/10 12:00 0,22 0,21 18/4/10 11:00 1,14 1,07 24/3/10 10:20 0,3 0,27 19/4/10 13:00 1,09 1,01 25/3/10 10:00 0,31 0,3 20/4/10 12:05 0,98 1,05 26/3/10 12:00 0,25 0,21 21/4/10 12:30 0,43 0,32 29/3/10 12:00 0,4 0,36 21/4/10 10:10 0,78 0,59 8/4/10 11:00 0,38 0,44 24/4/10 10:30 0,89 0,76 9/4/10 10:00 0,18 0,12 24/4/10 12:15 0,74 0,61

12/4/10 10:10 0,14 0,13 25/4/10 12:15 0,87 0,54 12/4/10 12:15 0,11 0,1 26/4/10 12:30 0,35 0,29 13/4/10 10:05 0,25 0,23 26/4/10 10:15 0,57 0,41 14/4/10 11:50 0,25 0,21 27/4/10 12:00 0,31 0,25 14/4/10 10:00 0,3 0,23 27/4/10 10:00 0,43 0,37 15/4/10 10:10 1,09 0,91 28/4/10 12:00 0,24 0,15 15/4/10 12:00 0,28 0,23 28/4/10 10:00 0,42 0,28 17/4/10 13:00 1,09 1,07 29/4/10 12:00 0,87 0,81 17/4/10 11:10 0,18 0,13 29/4/10 10:00 0,87 0,75

Page 38: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Annexe 3 : Observations des épaisseurs optiques en aérosols (865nm) au-dessus des océans (à gauche) et des terres (à droite)

(Données du satellite PARASOL du 16 au 20 Avril 2010) 16 Avril 2010 17 Avril 18 Avril

Page 39: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

19 Avril 20 Avril

« Les observations du satellite PARASOL du CNES mettent en évidence des contenues en aérosols significatifs les 16, 17, 18 et 19 Avril au-dessus de l’Atlantique, de la mer du Nord et à proximité des cotes hollandaises, belges et françaises. Le panache observé correspond aux aérosols émis par le volcan Islandais autour du 14 avril, et indique des épaisseurs optiques en aérosols de l’ordre de 0.25 à 0.3 (à 865 nm). Par contre, au-dessus des terres, il beaucoup plus difficile de conclure. La présence de nuages rend difficile l’interprétation des cartes. Néanmoins, il semblerait que le 17 Avril, il y ait quelques aérosols au-dessus du nord de la France et sur le centre de l’Europe, mais cela ne semble pas vraiment toucher la région bordelaise. Les jours suivant ne révèlent pas non plus spécialement la présence d’aérosols au-dessus de la région bordelaise. Il est probable que la présence de nuages sur la région cache une partie du panache de poussières. La présence d’aérosols, dans le nord de la France, détectée par Parasol indique un contenu en particules modérément intense, avec des épaisseurs optiques ne dépassant pas les 0.3. Par contre dans le Sud de la France, parasol n’indique pas vraiment la présence d’aérosols dans l’atmosphère, alors que le Lidar Calipso, lui, semblait en détecter. De plus, les mesures réalisées par les élèves de Cestas, semblaient clairement les mettre en évidence au-dessus de leur région, si ce n’est que le Lidar a permis de les identifier comme étant d’origine anthropique....

Page 40: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Mis à part la présence de nuages qui gênent la détection des aérosols, pourquoi a-t-on une telle différence ? La première hypothèse est que les mesures réalisées par les classes et par Parasol ne sont pas faites à la même heure. Ainsi il peut y avoir dispersion des particules entre les mesures sols et le passage du satellite. L’autre hypothèse est le fait que Parasol a des difficultés pour observer les aérosols non sphériques, ce qui est le cas des cendres volcaniques, car la mesure de polarisation utilisée dans l’algorithme d’inversion serait moins sensible à ce type de particules. De plus, le satellite parasol est surtout sensible, sur la terre, aux particules dont la taille est inférieure à 3.5 microns. Les acticités humaines, entre autres, génèrent des aérosols de ce type. Par contre, les cendres volcaniques, qui sont de taille assez importante, sont probablement mal détectées par Parasol.

La dernière raison a cette différence est que les mesures des classes ne sont peut être pas faites dans des conditions optimales et de façon très précises ».

D’après une étude réalisée par N.Deherras - stagiaire au CNES - juin 2010

Page 41: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

LE POLE NORD EST-IL LA « POUBELLE »

DE L’HEMISPHERE NORD ?

Problématique � La mission POLARCAT, qui s’est déroulée en 2008 à l’occasion de l’année polaire internationale, a montré l’influence de la pollution européenne sur la composition de l’atmosphère et l’origine de brumes au-dessus de l’Arctique.

On y retrouve en effet une partie des poussières microscopiques (aérosols) provenant des pots d’échappement, de la fumée des usines des pays industrialisés mais aussi des incendies de forêts boréales.

Ces particules, acheminées par les courants atmosphériques, contiennent, pour certaines, des polluants toxiques (pesticides, métaux lourds, …) pour l’écosystème et la santé humaine. Elles ont aussi un effet sur la météo (elles nous privent d’une partie de la luminosité du soleil et les nuages qui en sont chargés produisent moins de pluie).

Elles ont un double effet sur le changement climatique en participant :

o à l’augmentation de la température (avec les particules absorbantes comme les suies) mais surtout,

o au refroidissement la basse atmosphère (avec les particules diffusantes comme les sulfates).

Des satellites, comme CALIPSO, ont été déployés pour mieux comprendre ces phénomènes.

� 2 ans plus tard, du 5 au 11 avril 2010, JLE a mené au-dessus de l’Arctique une mission au cours de laquelle il a mesuré en continu le CO2 atmosphérique et le champ magnétique terrestre. Des mesures sur les particules en suspension et sur l’ozone troposphérique ont également été réalisées dans le cadre du projet Calisph’Air du CNES.

o Comment les mesures réalisées par Jean Louis Etienne et le satellite CALIPSO nous renseignent-elles sur la composition de l’atmosphère ?

o Quel intérêt y a-t-il à utiliser différentes méthodes de mesure ?

Après exploitation des données fournies ci-après, vous rédigerez un paragraphe court dans lequel vous répondrez aux 2 questions posées. (A noter que le travail proposé est l’occasion de valider de nombreux items du B2I et du socle commun de compétences et de connaissances).

Page 42: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Des éléments pour répondre au problème posé

1) Jean Louis Etienne et la mission GAO

1.1) S’informer sur la mission GAO (préparation, matériel…)

http://www.jeanlouisetienne.com/generali_arctic_observer/ http://www.jeanlouisetienne.com/generali_arctic_observer/lalettre.cfm?page=3 http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/8311-em-gao-la-nouvelle-expedition-de-jean-louis-etienne.php http://gao.generation-responsable.com/

1.2) Des données à exploiter * Mesures de l’épaisseur optique de l’atmosphère (AOT) (réalisées par JLE à 5000 m d’altitude au-dessus de l’Arctique, dans la nuit du 8 au 9 avril 2010) Note : Les mesures d’AOT consistent à déterminer s’il y a présence de particules, ou aérosols, dans l’atmosphère. Les mesures sont réalisées sur des longueurs d’onde qui interfèrent préférentiellement avec les aérosols. Vous pouvez utiliser le graphique ci-dessous ou le construire à l’aide des valeurs figurant dans le tableau ci-après

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

00:36:00 00:37:26 00:38:53 00:40:19 00:41:46 00:43:12 00:44:38 00:46:05 00:47:31 00:48:58

Date Heure

AO

T

AOT 340

AOT 440

AOT 675

AOT 870

Document 1 : Evolution de l’épaisseur optique en aérosols (AOT) en fonction du temps pour plusieurs longueurs d’onde.

(Mesures réalisées le 9 avril 2010 à 5000 m d’altitude au-dessus du pôle Nord)

Page 43: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

Heure

TU Position AOT

340 AOT 440

AOT 675

AOT 870

Latitude Longitude Altitude (°, ‘) (°,’) (m)

00:36:52 75° 30 N 146° 53 E 5081 0,064 0,045 0,049 0,037 00:41:54 75° 29 N 146° 52 E 5050 0,09 0,064 0,084 0,071 00:42:04 75° 29 N 146° 52 E 5057 0,08 0,056 0,069 0,072 00:43:36 75° 29 N 146° 51 E 5061 0,201 0,194 0,19 0,228 00:44:34 75° 29 N 146° 51 E 5066 0,1 0,078 0,09 0,098 00:45:03 75° 28 N 146° 51 E 5057 0,095 0,07 0,096 0,106 00:45:34 75° 28 N 146° 51 E 5056 0,069 0,046 0,051 0,035 00:45:44 75° 28 N 146° 51 E 5056 0,066 0,044 0,048 0,033 00:45:55 75° 28 N 146° 51 E 5055 0,07 0,049 0,051 0,04 00:46:06 75° 28 N 146° 51 E 5054 0,068 0,045 0,05 0,036 00:47:32 75° 28 N 146° 50 E 5050 0,073 0,044 0,052 0,039 00:47:42 75° 28 N 146° 50 E 5051 0,068 0,046 0,049 0,032 00:47:53 75° 28 N 146° 50 E 5051 0,08 0,054 0,072 0,054 00:48:04 75° 28 N 146° 50 E 5052 0,066 0,046 0,049 0,039 00:48:59 75° 28 N 146° 50 E 5056 0,08 0,046 0,054 0,046 00:49:09 75° 28 N 146° 50 E 5056 0,068 0,045 0,049 0,037 00:49:18 75° 28 N 146° 50 E 5056 0,068 0,046 0,054 0,046 00:49:28 75° 28 N 146° 50 E 5066 0,095 0,075 0,089 0,101

Document 2 : Tableau des mesures d’épaisseur optique en aérosols (AOT) réalisées

le 9 avril 2010 à 5000 m d’altitude au-dessus du pôle Nord * Variation du coefficient d’angström (440/870) Le coefficient d’Angstrom est un indicateur qualitatif de la taille des particules. C'est-à-dire qu’il permet seulement de dire que certaines particules sont plus grosses que d’autres.

• α entre 1 et 2 � particules de petite taille (pollutions (urbaines, industrielles…)) • α proche de 0 � particules de grande taille (aérosols naturels (poussières désertiques, cendres, pollens, nuages…)) • α < 0 � nuages

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

00:36:00 00:37:26 00:38:53 00:40:19 00:41:46 00:43:12 00:44:38 00:46:05 00:47:31 00:48:58

Date Heure

angs

trom

angstrom

Document 3 : Variation du coefficient d’angström (440/870) déduit des mesures du document

Page 44: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

1.3) Coups de pouce… Pour vous aider à exploiter les documents proposés, voici quelques coups de pouce, sous forme d’informations et d’explications.

• Jean-Louis Etienne a signalé la présence de nuages de haute altitude de type cirrostratus lors de la série de mesures.

Cirrostratus : Ces nuages de haute altitude se présentent sous forme de mince couche blanchâtre presque transparente. Ils sont composés de cristaux de glace. Ils peuvent couvrir le ciel partiellement ou totalement et créer une sorte de halo autour du soleil.

• Graphiques montrant l’évolution des valeurs d’AOT au-dessus de Toulon, dans deux situations

caractéristiques : lors du passage d’aérosols entre le 9 et le 12 Septembre 2008 (graphique de gauche) et en l’absence d’aérosols particuliers (graphique de droite).

Document 4 : Evolution de l’épaisseur optique en aérosols (AOT) en fonction du temps au dessus de Toulon à 2 périodes différentes (septembre 2008 à gauche et août 2008 à droite)

+ images satellites correspondantes (à gauche passage des aérosols et à droite pas d’aérosols)

AOT 440nm août 2008

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Date

AO

T

AOT 440nm août 2008

AOT 440nm Toulon Septembre 2008

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Date

AO

T

AOT 440nm Toulon Septembre 2008

Page 45: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

1.4) Quelques éléments de réponse Votre paragraphe doit faire apparaître les points suivants : « Les mesures réalisées le 9 avril 2010 par Jean Louis Etienne, au-dessus de 5000 m d’altitude, ont montré :

o l’absence d’aérosols atmosphériques type polluants ou poussières ; o la présence de nuages élevés du type des cirrostratus. »

Les mesures réalisées par Jean Louis Etienne sont des mesures ponctuelles, dans le temps et dans l’espace. Que nous apportent les données du satellite CALIPSO pour la même période ?

Page 46: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

2) Les données du satellite CALIPSO

2.1) S’informer sur les satellites PARASOL, CALIPSO et l’A-Train

� PARASOL

http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/8225-gp-parasol-sort-de-l-a-train.php http://smsc.cnes.fr/PARASOL/Fr/GP_science.htm http://smsc.cnes.fr/PARASOL/Fr/GP_mission.htm …jouer avec les différents onglets

� CALIPSO

http://smsc.cnes.fr/CALIPSO/Fr/GP_science.htm http://smsc.cnes.fr/CALIPSO/Fr/GP_mission.htm …jouer avec les différents onglets

� A-Train

http://www.tor.viarouge.net/PARASOL/Fr/a-train.htm (animation)

2.2) Des données à exploiter Nous allons récupérer les données Lidar du satellite Calipso pour la date du 9 avril 2010 :

1. Allez sur le site dédié de la NASA à l’adresse : http://www-calipso.larc.nasa.gov/products/

2. Sélectionnez dans la colonne de gauche

LIDAR BROWSES IMAGES

3. En bas de la page ,

Cliquez sur Select data set

choisir V3.01 puis Go

Page 47: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

En utilisant la barre de défilement, vous ferez apparaître les données qui nous intéressent : Cartes des traces des passages du satellite, enregistrements Lidar.

4. Sélectionnez la date du 9 avril 2010

� La fenêtre suivante apparaît :

Remarque : on voit qu’au niveau du pôle nord, on a que des passages de jour.

En rouge, le satellite est passé de jour, en bleu, il est passé de nuit.

Page 48: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

5. Choisir l’enregistrement correspondant au passage du Lidar le plus proche des coordonnées GPS correspondant au point de mesure du ballon : 75°29N / 146°51 E.

Regardez l’ensemble des enregistrements, mais celui qui nous intéresse est en fait le premier de la liste, soit celui réalisé à 00 :18 :47, le 9 avril. Note : à gauche, une carte montre le trajet (la trace) suivi par le satellite. A droite, se trouve le profil correspondant. Les couleurs situées sous le profil montrent qu’il est coupé en 4 portions.

6. Cliquer sur la portion correspondant au passage au-dessus de l’arctique (rouge). Exercice de repérage : sur la carte visualisant au sol la trace du satellite, repérez la position du ballon (75°29N / 146°51E) au moment des mesures. 7. En descendant sur la page, enregistrez * dans votre dossier de travail les image suivantes :

� 532 nm Total Attenuated backscatter (signal rétrodiffusé à 532nm) � vertical Feature Mask (interprétation de l’image) � Ice/Water Phase

Jean Louis Etienne volait à 5000m. Il ne mesurait donc que ce qu’il y avait au-dessus de 5000m. * : pour enregistrer, positionnez votre curseur sur l’image correspondante et faites un clic droit puis enregistrer le fichier lié.

Page 49: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

8. Ouvrez un logiciel de traitement de texte puis insérez sur une même page les images obtenues. A l’aide de ces trois documents, complétez votre paragraphe en disant ce que nous apportent les données du satellite CALIPSO par rapport aux mesures réalisées par Jean Louis Etienne le même jour.

Page 50: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

2.3) Coups de pouce…

• Interpréter les données du Lidar

o Le premier document fait apparaître l’ensemble des particules présentes quelle que soit leur nature.

o Le deuxième signale si l’atmosphère est dépourvue d’aérosol (1), s’il s’agit de nuage (2) ou d’aérosols (3).

o Le troisième permet de connaître la composition des nuages : glace (1) ou eau (2)

Page 51: 10 - ETUDE DE CAS GAO CHEVILLOT [Mode de compatibilité] · s’agit de cendres ou de nuages. Concernant les positions du nuage : Il s’agit de simulations . Le document 3 est plus

Date de révision : 31/07/10

2.4) Quelques éléments de réponse

• Exercice de repérage

• Interprétation des données du Lidar

o Le document 1 fait apparaître la présence de particules atmosphériques au-dessus de 5 000m d’altitude.

o Le document 2 révèle que ces particules correspondent à des nuages et qu’il n’y a pas d’aérosols de pollution présents dans l’atmosphère.

o Le document 3 montre que les nuages présents sont composés de glace.

• Comparaison avec les données de Jean Louis Etienne

o Les données Calipso confirment les observations et mesures faites par Jean Louis Etienne, à savoir :

• l’absence d’aérosols • la présence de nuages composés de cristaux de glace (cirrostratus signalés par JLE)

o Si les mesures réalisées par Jean Louis Etienne offrent une vision ponctuelle de la

composition de l’atmosphère, celles faites par le satellite CALIPSO couvrent une grande partie de la surface du globe et ce, de façon continue. Le recours aux satellites permet donc d’acquérir de façon rapide, répétitive et fiable (les données sont recoupées avec des mesures faites au sol, par ballon, avion ou par d’autres satellites) tout un ensemble de données relatives à la composition de l’atmosphère et la surface de la Terre. D’où l’importance de recourir à différentes méthodes de mesure.

o On ne retrouve pas trace de la pollution en provenance de l’Europe et mise en évidence par

la mission POLARCAT (à voir quel était la direction des vents pour la période considérée)