Mesure in situ

Le CNRM a la capacité de déployer d’importants moyens de mesures in-situ pour documenter des phénomènes météorologiques très variés. Ces moyens sont utilisés lors des campagnes de mesures ponctuelles mises en œuvre par la communauté de recherche océan-atmosphère et sur des sites de mesures long terme lorsqu’on s’intéresse aux phénomènes sur plusieurs cycles annuels. Ces moyens peuvent être distingués en 4 principales catégories :

  • Les ballons

Les balloNs lirrs gonflés à l’hélium permettent de sonder l’atmosphère de la surface continentale ou océanique jusqu’à une trentaine de km d’altitude avec une instrumentation perdue. Les mesures réalisées, température, humidité et vent, sont parfois complétées par des mesures plus spécifiques telles des mesures du profil d’ozone.
Ce système a récemment évolué pour permettre une récupération des sondes et réaliser ainsi des sondages fréquents a faible coût (BLLAST 2011).
Les ballons captifs, reliés au sol par un câble et un treuil, permettent des sondages plus fréquents dans les basses couches (0 – 2000 m) et la mise en œuvre de mesures spécifiques développée au CNRM – GAME (gouttelettes, turbulence) ou en collaboration (CO2 CH4 avec le GSMA de Reims).

Ballon captif et capteur de mesure de vent
  • les mesures à la surface

Le CNRM peut déployer un réseau de stations météorologiques classique pour permettre de compléter le réseau opérationnel de Météo France pour des campagnes ponctuelles. Ces stations, autonomes, largement configurables et adaptables, permettent la mesure des paramètres classiques (vent, température, humidité, pression) et des paramètres spécifiques tels les flux radiatifs ou des mesures de température et d’humidité dans le sol.

Station de mesure sur un parc à huitre de l’étang de Thau pour la validation du modèle FLAKE
  • Les mesures d’échange d’énergie et de matière

Ces moyens comprennent des systèmes mobiles mettant en œuvre les techniques eddy corrélation, ou relaxed eddy accumulation ou scintillométrie. Ces techniques nécessitent des mesures à l’échelle de la turbulence et font appel à de l’instrumentation performante (anémomètres et hygromètres rapides, radiomètres) et des techniques de traitement de données complexes. On cherche ici à estimer les bilans d’énergie (flux radiatifs, chaleur, évaporation), les échanges de matières (CO2, espèces en traces) à la surface, sur différents couverts végétaux ou surfaces représentatives (zone urbaines, lacs) des milieux étudiés. La mesure de ces échanges permet ensuite la validation des modèles.

Station de mesure du bilan d’énergie pendant la campagne Ceres en 2005
  • les mesures en mer

Depuis une vingtaine d’années, le CNRM, en collaboration avec le LATMOS, le LOCEAN et la DT-INSU fait évoluer des systèmes de mesure météorologique permettant l’estimation des échanges océans atmosphère et la mesure des flux radiatifs et des paramètres météorologiques classiques. Ces dispositifs sont mis en œuvre sur les navires de recherches armés par l’IFREMER (Thalassa, Atalante, Suroit) pendant les campagnes de mesures.
Plus récemment, système autonome à été développé et déployé sur un navire d’opportunité dans le cadre de Hymex.

D’autres systèmes spécifiques peuvent être développés selon le besoin (mesures mobiles sur véhicules, vélo ou pédestre (Campagne EUREQUA ou mesures de vent sur passerelles mobiles d’aéroport par exemple).

Parmi les mises en œuvre récentes de ces moyens, on peut citer les grandes campagnes communautaire telles CAPITOUL à Toulouse en 2004-2005, EUREQUA en 2013 – 2014 pour l’étude de la météorologie urbaine, CERES en 2005 pour la modélisation du cycle du carbone, AMMA en 2006 pour l’étude de la mousson africaine, COPS en Alsace – Forêt noire en 2007 pour l’étude des phénomènes orageux, des études sur le brouillard pendant les campagnes ParisFog et ToulouseFog en 2007-2008, BLLAST en 2011 pour l’étude de la couche limite en fin de journée et Hymex en 2012 – 2013 pour l’étude du cycle de l’eau en Méditérranée.

Navire océanographique L’Atalante équipé de mesures météorologiques pendant la campagne AMMA-EGEE3 en 2006
  • Publications de référence

Le Moigne P., D. Legain, F. Lagarde, M. Potes, D. Tzanos, E. Moulin, J. Barrié, R. Salgado, G. Messiaen, A. Fiandrino, S. Donier, O. Traullé, M. João Costa : Evaluation of the lake model FLake over a coastal lagoon during the THAUMEX field campaign, Tellus A 2013, 65, 20951, 2013.

Bock, O., Bosser, P., Bourcy, T., David, L., Goutail, F., Hoareau, C., Keckhut, P., Legain, D., Pazmino, A., Pelon, J., Pipis, K., Poujol, G., Sarkissian, A., Thom, C., Tournois, G., and Tzanos, D. : Accuracy assessment of water vapour measurements from in-situ and remote sensing techniques during the DEMEVAP 2011 campaign at OHP, Atmos. Meas. Tech. Discuss., 6, 3439-3509, doi:10.5194/amtd-6-3439-2013, 2013.

Legain, D., Bousquet, O., Douffet, T., Tzanos, D., Moulin, E., Barrie, J., and Renard, J.-B. : High-frequency boundary layer profiling with reusable radiosondes, Atmos. Meas. Tech., 6, 2195-2205, doi:10.5194/amt-6-2195-2013, 2013.

Bouin, M.-N., G. Caniaux, O. Traullé, D. Legain, and P. Le Moigne (2012), Long-term heat exchanges over a Mediterranean lagoon, J. Geophys. Res., 117, D23104, doi:10.1029/2012JD017857.

Bouin, M. -N., D. Legain, O. Traullé, S. Belamari, G. Caniaux, A. Fiandrino, F. Lagarde, J. Barrié, E. Moulin, G. Bouhours : Using Scintillometry to Estimate Sensible Heat Fluxes overWater : First Insights, Boundary-Layer Meteorol (2012) 143:451-480 DOI 10.1007/s10546-012-9707-8.

Canut G., D. Legain, B. Piguet, E. Moulin, D. Tzanos, The eddy-covariance method applied in a tethered-balloon. Poster présenté au 21st Symposium on Boundary Layers and Turbulence, 9-13 June 2014, Leeds, UK.