Géophysique

Programme 209, NDACC Antarctique

C’est à l’intérieur du bâtiment de géophysique de DDU, communément appelé Géophy, que se trouve mon bureau. J’y travaillerai pour le programme 209 “NDACC Antarctique”, sous la responsabilité du LATMOS (Laboratoire ATmosphère, Milieux et Observations Spatiales), qui consiste en la surveillance à long terme des études climatologiques et de processus sur les populations de particules (aérosols, Nuages Stratosphériques Polaires – PSC) et de la composition chimique de la Haute Troposphère / Basse Stratosphère, surveillance initiée après la signature du protocole de Montréal. Les conséquences au sol en termes de rayonnement UV-B ainsi que les interactions ozone-climat, particulièrement concernant l’impact de l’augmentation des gaz à effet de serre sont également considérées. Une attention particulière sera portée aux PSC, nuages qui se forment dans la stratosphère durant l’hiver polaire et qui sont fortement impliqués dans le processus de destruction de la couche d’ozone de par leurs interactions avec les CFC, composés chimiques rejetés notamment par l’industrie du froid mais aujourd’hui interdits.

destruction-ozone

Mécanisme de destruction de l’ozone

J’aurai en charge l’exploitation d’un système LIDAR, pour la mesure des aérosols. Un Lidar (Light detection and ranging) est un instrument comportant un laser, des optiques d’émission et de réception, un système électronique de détection et d’acquisition. Ses domaines d’applications sont très divers: le Lidar peut servir de télémètre pour mesurer des distances en utilisant la vitesse de la lumière, il peut mesurer des vitesses (par exemple d’une voiture) grâce à l’effet Doppler, et peut être utilisé pour analyser des matériaux, des gaz ou des liquides grâce aux phénomènes de diffusion, d’absorption et de réflexion de la lumière.schema-lidar

En ce qui concerne DDU, notre instrument est de type Lidar atmosphérique, il utilise un phénomène optique particulier : la diffusion. Chaque molécule ou particule de l’atmosphère renvoie une partie plus ou moins importante du signal lumineux (par diffusion Rayleigh, Mie ou Raman), que l’on appelle signal rétrodiffusé. Ce dernier sera collecté à l’aide d’un télescope, et un traitement numérique adapté permettra d’obtenir un profil de diffusion en fonction de l’altitude. Ceci qui permettra ensuite de remonter aux caractéristiques des particules détectées (nature, taille, concentration) afin d’essayer de comprendre leur formation, évolution et impact.

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Principe de fonctionnement du Lidar Rayleigh/Mie/Raman

J’aurai également en charge le suivi de trois autres instruments pour lequel toutefois mon travail se limitera en une vérification régulière du bon déroulé des mesures, qui sont automatisées et dont l’exploitation se fait directement depuis les laboratoires.

  • Il s’agit d’abord d’un spectromètre UV-B large bande dont l’objectif principal est la surveillance du niveau de rayonnement UV-B. En effet, le trou de la couche d’ozone, filtre naturel des UV, a parmi ses conséquences une augmentation du taux d’UV atteignant la terre. Et en particulier les UV-B, dont l’augmentation implique un risque accru de cancers de la peau, de cataractes oculaires, mais aussi de dommages sur les végétaux et les organismes aquatiques.
  • Il y a également à DDU un spectromètre SAOZ, (Système d’Analyse par Observation Zénithale) qui permet la mesure deux fois par jour, matin et soir, des colonnes stratosphériques d’ozone et de dioxyde d’azote par l’analyse spectrale de la lumière diffusée au zénith et au crépuscule. Ses possibilités de fonctionnement et de transmission des données en totale autonomie permettent de placer l’instrument SAOZ en des points sensibles de la Terre et de réaliser un réseau de surveillance.
  • J’aurai enfin la charge de l’exploitation et la maintenance d’un moniteur à neutron, dans le cadre du programme de recherche 227 « RAYCO ». L’objectif de ce programme est l’observation continue de la composante nucléonique du rayonnement cosmique :
    • comme participation française au réseau international des moniteurs à neutrons
    • pour étudier l’accélération de protons relativistes dans les éruptions solaires (notamment afin de  mieux appréhender les relations Soleil-Terre et en particulier l’impact des rayonnements cosmiques sur la magnétosphère terrestre, bouclier magnétique sans lequel la vie sur Terre serait impossible)
    • pour fournir les données nécessaires et améliorer les modèles utiles au système Sievert (DGAC – Direction Générale de l’Aviation Civile) dans le but limiter l’exposition du personnel de l’aviation civile aux rayonnements X mais également de prévenir les éventuelles perturbations sur les réseaux de télécommunications.
rayco

Le moniteur à neutron à DDU

 

D’autres programmes de géophysique, gérés depuis la France mais nécessitant un opérateur sur site pour des mesures de terrain et/ou du prétraitement de données, se déroulent à DDU.

Programme 133 SISMOLOGIE et 139 GEOMAGNETIC

François, l’informaticien réseaux de la base, a pour mission principale l’administration du réseau et des systèmes informatiques de la base. Son champ d’action va du câblage réseau informatique et téléphonique à l’administration du réseau et des serveurs. Il est chargé des opérations d’assistance et de maintenance des systèmes existants. Il assure également le fonctionnement des liens VPN vers l’IPEV et accessoirement, il est un peu notre guide pour tout ce qui concerne le matériel info, radio, photo, bref le Bear Grylls du matos high-tech!  Il s’occupera également sur base des mesures liées aux programmes de sismologie et de géomagnétisme, sous la responsabilité de l’EOST à Strasbourg (Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre). Le programme SISMOLOGIE a pour objectif principal l’observation à très large bande et à grande dynamique des mouvements du sol aux hautes latitudes de l’hémisphère sud, toujours insuffisamment échantillonnées. Les données collectées contribuent tout autant aux études tomographiques globales et régionales, qu’aux études de sismicité. Elles sont également utilisées pour l’alerte aux tsunamis dans l’océan indien, pour laquelle elles sont précieuses.

François réalisera de plus quotidiennement des mesures absolues manuelles du champ magnétique dans le cadre du programme GEOMAGNETIC. La continuité, la qualité, la stabilité et l’homogénéité de ces observations sont de première importance pour leur utilisation en continue par l’ensemble de la communauté scientifique, notamment pour la compréhension du mouvement des pôles magnétiques et/ou des lignes de champs magnétiques terrestres. Il fera ces mesures à l’aide d’un magnétomètre fixé sur un théodolite, instrument de géodésie permettant une mesure absolue du champ magnétique (au contraire d’un magnétomètre vectoriel).

theodolite

Un théodolite

Les mesures de sismologie et de magnétisme étant extrêmement sensibles, les locaux abritant ces instruments, la « cale sismo » et le « village amagnétique » sont relativement isolés des bâtiments principaux. De plus, il est interdit d’avoir sur soi des objets métalliques dans ces abris pour ne pas perturber les mesures.

Programme 688 NIVMER

Yohann est l’électronicien de la TA 67. Son rôle est de participer aux différentes mesures à effectuer sur les systèmes d’acquisitions ou de commandes liés aux programmes scientifiques et techniques, et d’intervenir sur tous les systèmes électroniques en cas de panne. Il sera ainsi plus ou moins impliqué dans tous les programme de recherche, notamment RAYCO, SISMOLOGIE, MAGNETIC et ECOPHY ou il gèrera le parc des balises de géolocalisation des manchots.

Il sera de plus responsable du programme NIVMER, qui consiste en une opération de maintenance et de suivi de la station marégraphique de DDU, faisant partie des stations du Service d’observation de niveau de la mer ROSAME. Ce programme vient en accompagnement des programmes de recherche faisant usage des observations des variations du niveau de la mer, dans le secteur péri-antarctique de l’Océan Indien : traitement et validation des mesures altimétriques satellitaires, surveillance des tsunamis, suivi du courant circumpolaire antarctique et étude des variations du niveau de la mer.  A titre d’information, selon le Groupe intergouvernemental d’experts sur le climat (GIEC), le niveau global de la mer s’est élevé de 19 cm entre 1901 et 2010, soit de 1,7 mm en moyenne par an. Ce rythme s’est accéléré depuis les années 90 pour s’établir à environ 3 mm par an.

        

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