Instrumentation Nationale Moyens Mobiles

Depuis 2008, des moyens d’observation du CNRM sont labellisés « instrumentation nationale » dans le cadre du service « Moyens Mobiles ». Ces moyens peuvent être sollicités par la communauté nationale. La demande doit être adressée à la direction du groupe GMEI qui vérifiera leur disponibilité aux dates souhaitées et s’assurera que le plan de charge des équipes concernées permet d’y répondre. Elle évaluera ensuite le coût financier de la mise en œuvre qui reste à la charge du laboratoire demandeur.

Au cas où la charge de travail des équipes techniques du CNRM ne permet par la mise à disposition des moyens demandés, une solution de prêt pourra éventuellement être envisagée. Elle fera l’objet d’une convention de prêt et d’une formation préalable à son utilisation.

La labellisation a été renouvelée en 2019 pour une période de 5 ans avec deux moyens de mesure supplémentaires particulièrement pertinents pour les thématiques de l’IR ACTRIS-Fr à laquelle l’Instrument National Moyens Mobiles est rattaché : une station de mesure des flux de surface et un radar nuage 95 Ghz.

Liste des moyens d’observation de l’IN Moyens Mobiles :

1. Deux bancs de radiosondage : Le CNRM opère 2 stations de radiosondage Vaisala permettant de réaliser des sondages sous ballon libre sur l’ensemble de la troposphère. Le système peut être également utilisé pour le suivi de sondes sous d’autres vecteurs que les ballons libres (par exemple ballon plafonnant, ballon captif...). Les données peuvent être transmises en temps réel par exemple pour assimilation par les modèles numériques (transmission par balise IRIDIUM en mer ou 3G à terre). En standard, le système est utilisé avec des sondes Vaisala RS41 permettant d’obtenir des profils de vent, température et humidité. D’autres types de capteurs peuvent être utilisés pour obtenir des profils d’autres variables (la technique est aussi maitrisée pour l’ozone). Le CNRM a mis au point une technique de double-ballon permettant la récupération des sondes et une capacité de sondage à haute cadence temporelle (jusque 1 sondage par heure) à des coûts raisonnables. Le système permet de déployer des instruments de mesure in situ de référence. Il est de ce fait utilisé notamment pour calibrer et évaluer des instruments de télédétection au sol ou sur satellite ainsi que de nouveaux instruments en développement.

2. Un radar profileur de vent UHF : Le CNRM dispose depuis le début des années 2000 d’un radar profileur de vent UHF de la société Degréane Horizon. Cet instrument de télédétection permet de réaliser des profils de vent automatiques sur une large gamme d’altitude (typiquement entre 150 m et 5 km) avec une résolution verticale de l’ordre de la centaine de mètres à une cadence relativement élevée (typiquement 10 min). Cette technique d’observation depuis le sol est très fiable et les observations sont réalisables quelles que soient les conditions météorologiques (avec ou sans nuage, pluie, vent fort).

3. Un radar nuage 95 Ghz : Un radar nuage 95 Ghz BASTA développé par le LATMOS et commercialisé par la société Meteomodem a été acquis en 2018 par le CNRM. Il s’agit d’un radar mobile, relativement compact et léger, dédié à l’étude des nuages et du brouillard. Il est monté sur un scanner pilotable et permet d’accéder à la distribution verticale des nuages et à la vitesse des hydrométéores (verticale ou tri-dimensionnelle grâce au scan) sur l’ensemble de la troposphère. Le radar mesure l’énergie rétrodiffusée par les hydrométéores, cette énergie peut être reliée à la quantité d’eau contenue dans le nuage (liquide et glace). Il est également possible d’estimer la taille des gouttes d’eau ou des cristaux de glace.

4. Un télémètre de nuages : Le CNRM dispose d’un télémètre de nuages CL31 de la société VAISALA. C’est le modèle qui est utilisé dans le réseau d’observation opérationnel de METEO-FRANCE. Il fournit la hauteur de la base des nuages (jusqu’à trois couches simultanées) mais aussi le signal retro-diffusé par les aérosols jusqu’à 7.6 km d’altitude. Ce dernier point peut permettre par exemple d’estimer la hauteur de la couche limite atmosphérique dans certaines conditions.

5. Cinq stations météorologiques de surface : Ces stations sont conçues pour pouvoir être déployées facilement sans nécessité d’infrastructure (énergie et génie civil). Elles sont autonomes (panneaux solaires) et largement configurables et adaptables. En standard elles permettent la mesure de paramètres classiques (pression, température, humidité, vent à 10 m, précipitations) et de paramètres spécifiques tels les flux radiatifs (4 composantes), l’humidité et la température dans le sol ou le flux thermique dans le sol. Ces mesures sont effectuées avec le même niveau d’exigence que les stations du réseau d’observation opérationnel de METEO-FRANCE. En outre ces stations peuvent être facilement configurées pour des capteurs non standards en fonction des besoins. L’accès aux stations se fait par GSM, permettant une surveillance en temps réel des données. Les données sont mises à disposition après une phase de traitement incluant notamment un contrôle qualité. Une version maritime de ces stations est disponible pour l’acquisition de paramètres météorologiques lents sur navire lors de campagnes ponctuelles ou sur le long terme sur un navire d’opportunité.

6. Un scintillomètre à longue portée : Le CNRM opère depuis 2007 un scintillomètre XLAS Kipp et Zonen travaillant dans le proche infra-rouge (850 nm). Il donne accès au paramètre de turbulence optique Cn2 dont on peut déduire une estimation du flux de chaleur sensible intégré sur un trajet optique de 1 à 12 km. Il permet ainsi d’obtenir un flux intégré, potentiellement plus représentatif qu’une mesure ponctuelle classique sur des couverts hétérogènes. Sa consommation énergétique faible lui permet de fonctionner si besoin sur panneaux solaires.

7. Une station de mesure des flux turbulents de surface : La station de mesure des flux turbulents de surface repose sur une instrumentation haute-fréquence performante (anémomètre et hygromètre rapides, radiomètre) associée à des techniques de traitement de données complexes permettant des mesures aux échelles de la turbulence atmosphérique. Elle permet de caractériser cette turbulence et de quantifier les échanges d’énergie (flux de quantité de mouvement, de chaleur sensible, de chaleur latente, flux radiatifs) et de matière (CO2) entre l’atmosphère et la surface sur différents couverts végétaux ou type de surface (zone urbaine, lac, océan...). Le traitement des données met en œuvre les techniques à l’état de l’art.