Campagne

Sciences du climat

marque IPSL

LIAISE (Land surface Interactions with the Atmosphere over the Iberian Semi-arid Environment)

LIAISE, campagne d'étude des interactions surface / atmosphère en zone irriguées et non irriguées

La campagne LIAISE a lieu en Espagne d’avril à septembre 2021. Une équipe IPSL va prendre part à la Special Observation Period (SOP) du 15 au 30 juillet 2021.

Date début 2021-07-15 00:00
Date fin 2021-07-30 00:00
Lieu Vallée de l'Ebre, Espagne

Objectif

Étude des interactions surface / atmosphère en zone irriguées et non irriguées et de l’influence des activités humaines sur l’évaporation

Lieu et contexte

La vallée de l’Ebre se situe au nord est de l’Espagne, en Catalogne, au sud des Pyrénées. Les surfaces y sont devenues très hétérogènes en raison des activités humaines (principalement agriculture intensive), ce qui a altéré le cycle hydrologique et le paysage.

Moyens

instrumentation de champs agricoles et de zones naturelles, irrigués ou pas. La période d’observations Intenses (IOP en anglais) a débuté en mars, les instruments de long terme sont sur place jusqu’à sa fin, en septembre. Les lidars du LMD seront transférés début juillet pour être opérationnels entre le 15 et le 30 juillet, pendant la période d’observation spéciales (Special Obervation Period – SOP).

Schéma expérimental pour les LIDARs du LMD dans le cadre de la campagne LIAISE et configurations de mesure: balayage horizontal (PPI: plane-polar indicator), balayage vertical (RHI: range-height indicator) et vertical. EC: station de flux in situ d’eddy-covariance.

 

Partenaires

CNRM – Université de Toulouse, Météo-France (PI : Aaron Boone)
Université des Iles Baléares
UK Met Office
LMD-IPSL
LATMOS-IPSL
Observatori de l’Ebre
Efficient use of water in Agriculture Program (IRTA, Lleida)
Wageningen University and Research
Meteorological Service of Catalonia

Implication de l’IPSL

1. LMD-IPSL

Observation des flux turbulents par lidars : un système de lidars assez particulier sera sur place. Il permettra d’obtenir une image 3D de la turbulence atmosphérique au-dessus de la surface et de sa capacité à transporter la température, l’humidité et le dioxyde de carbone (mesure simultanée du vent, de la température et du rapport de mélange en H2O et CO2).

Responsable : Fabien Gibert

Deux LIDARs (TERA et COWI) seront installés sur un des sites instrumentés du projet LIAISE et auront une vision à la fois horizontale et verticale par-dessus les zones arides naturelles et des zones agricoles irriguées.

Le lidar TERA émet des impulsions laser à 355 nm et effectue des mesures de température et de vapeur d’eau en exploitant la diffusion Raman des molécules N2 et O2 de l’atmosphère.  Le lidar COWI est un lidar à la fois Doppler et DIAL (absorption différentielle) qui émet des impulsions laser à 2 µm et effectue des mesures simultanées de vitesse radiale du vent et d’absorption du CO2 en exploitant la diffusion des particules dans l’atmosphère. Les deux lidars sont munis de systèmes à balayage leur permettant d’effectuer des mesures 3D.

Dans la verticale les LIDARs pourront échantillonner toute la troposphère et particulièrement la couche limite atmosphérique avec une grande résolution spatio-temporelle. Des profils de flux de température, H2O et CO2 utilisant la méthode de corrélation turbulente seront effectués. En visée horizontale, c’est les champs de quantité de mouvement, de température, d’humidité, de CO2 proche du sol en région semi-aride qui seront documentés. Un objectif phare est d’évaluer la méthode MOST (Monin-Obukhov similarity theory) qui relie les gradients aux flux de surface pour observer l’hétérogénéité spatio-temporelle des échanges surface-atmosphère. L’impact de l’humidité du sol en région semi-aride sur la formation, la structure de la couche limite et le transport sera aussi étudié.

Ce déploiement des stations LIDARs mobiles du LMD contribue au développement  d’observatoires multi-échelle et tridimensionnelle de l’atmosphère, GLAFO : the GEWEX land-atmosphere Feedback Observatory.

LIDARs du LMD sur le site d’El Plans. Vue vers le Nord et le village de Preixana. Copyright F. Gibert, LMD-IPSL

 

Mesure de fluorescence en vue du satellite FLEX

Responsable : Yves Goulas

Des mesures de fluorescence de la végétation émise par les pigments photosynthétiques (chlorophylle, indicateur de la photosynthèse) seront faites pendant LIAISE.  La fluorescence de la végétation a émergée ces dernières années comme une nouvelle donnée d’observation spatiale du fonctionnement des écosystèmes terrestres. Plusieurs programmes spatiaux sont en cours sur ce sujet, certains sont en orbite, d’autres sont en cours de préparation pour un lancement prochain comme la mission FLEX de l’ESA, et également la mission MicroCarb du CNES.

Dans le cadre de LIAISE, l’objectif est de cartographier la fluorescence au niveau régional sur le bassin de l’Ebre, dans le but de mieux préciser l’impact de la végétation sur les échanges avec l’atmosphère.

Le LMD, en collaboration avec le CESBIO, y déploiera des instruments de télédétection in situ de la fluorescence, combinant des techniques actives et passives, à différentes échelles, afin de valider et modéliser les mesures aéroportées.

Le CNRM y organise des mesures aéroportées avec l’ATR42 de SAFIRE, avec l’instrument HYPLANT développé par le Jülich Forschungszentrum en Allemagne.

2. LATMOS-IPSL et LMD-IPSL

Études de modélisation

Responsables : Sophie Bastin (LATMOS-IPSL) et Jan Polcher (LMD-IPSL)

Les modèles de climat, par leur description des processus physiques, nous permettent de prédire comment le climat va évoluer suite aux modifications que l’homme apporte au système, que ce soit l’augmentation des gaz à effet de serre ou alors l’utilisation des sols. Ces modèles ne représentent actuellement que le fonctionnement naturel des surfaces continentales, or nous savons que l’irrigation et l’urbanisation affectent directement le climat régional.

En utilisant les observations de la campagne LIAISE et les connaissances que nous pourrons en tirer, nous pourrons rajouter l’irrigation et autres usages des sols dans ces modèles et  vérifier que leurs impacts sur l’atmosphère sont correctement représentés. Cela nous permettra de prédire comment l’empreinte de l’agriculture, et l’irrigation en particulier, vont moduler l’impact du changement climatique dans la région, un élément clef dans la discussion de la durabilité de l’agriculture intensive pratiquée dans les zones semi-arides dans un climat plus chaud.

Contact : Jan Polcher, LMD-IPSL –

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Spotlight

Coraline Leseurre

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Coraline Leseurre, qu’est-ce qui vous a mené en thèse de doctorat ? Après avoir eu mon Bac S, c’est par hasard en dernière année de licence (L3) de chimie à l’Université Pierre et Marie Curie, que j’ai choisi l’option sciences de l’atmosphère et de l’océan. En fin de licence, j’ai eu la chance de pouvoir effectuer un stage de 6 mois au LOCEAN-IPSL sur des données océanographiques. Je suis ensuite partie à l’Institut Universitaire Européen de la Mer à Brest pour faire un master en chimie marine. J’ai complété ma formation à l’université d’Aix-Marseille en rejoignant le M2 d’Océanographie Physique et Biogéochimie. Pendant ces trois années, j’y ai fait 3 stages de master au LOCEAN-IPSL avec Claire Lo Monaco et Gilles Reverdin et, par la même occasion, mes premières campagnes en mer. En 2019, j’ai débuté ma thèse de doctorat sur les mécanismes de contrôle de l’absorption de CO2 anthropique et de l’acidification des eaux dans les océans Atlantique-Nord et Austral, au LOCEAN sous la direction de Gilles Reverdin et Claire Lo Monaco. Coraline Leseurre, en arrière plan le Marion Dufresne @ C. Leseurre, LOCEAN-IPSL   En quoi consiste votre travail ? Je suis impliquée dans deux programmes d’observation français : SURATLANT (SURveillance de l’ATLANTique) et OISO (Océan Indien Service d’Observation). SURATLANT (dirigé par Gilles Reverdin depuis sa création en 1993) a  initié l’échantillonnage des propriétés hydrologiques et biogéochimiques dans les eaux de surface de l’océan Atlantique-Nord et un suivi particulier sur la salinité de surface, afin d’améliorer la compréhension de son rôle sur la variabilité et la prévisibilité du climat et du cycle de l’eau. Dans ce but, deux à quatre transits sont réalisés par an, entre Reykjavik (Islande) et Terre-Neuve (Canada) à bord de navires marchands. OISO (créé en 1997 et dirigé par Claire Lo Monaco) a pour but de maintenir l’observation de l’évolution des propriétés océaniques et atmosphériques liées au cycle du carbone dans l’océan Indien Sud et Austral. Une à deux campagnes sont réalisées par an entre La Réunion et les Terres Australes et Antarctiques Françaises, à bord du navire Marion Dufresne. Mon travail consiste donc à mesurer et traiter différents paramètres liés au cycle du carbone, échantillonnés lors de campagnes en mer. Je m’intéresse plus particulièrement à leurs évolutions dans le temps au travers de ces deux services d’observation, en surface et dans la colonne d’eau. J’ai d’ailleurs participé à la mission internationale SWINGS de janvier à mars 2021, dont le but était de mieux comprendre la séquestration du CO2 atmosphérique dans l’océan. Parallèlement à ma thèse, depuis un an et pour une durée de 3 ans, j’enseigne à des Licences (L1 et L3) et des Master. J’assure au minimum 64h de cours par an et souvent en binôme avec Céline Ridame (enseignante-chercheure au LOCEAN-IPSL) dans le cadre de cours/TD de biogéochimie marine. Cette année, j’ai principalement été responsable de TD sur l’orientation et l’insertion professionnelle (en L1 et L3), en conseillant les étudiants dans le choix de leur licence et master, dans la rédaction de leur CV et lettre de motivation pour candidater à des stages.   Pourquoi la recherche ? Une évidence, le hasard ? Bien que n’étant pas issue d’une famille de scientifiques, j’ai toujours été très intéressée par la science en général et par la découverte, l’aventure. Il fallait que je tombe dedans de toute façon, c’est fait ! Plus les années passent, plus je me dis que c’est une évidence !   Votre métier en trois mots Observation : le but des campagnes en mer est d’obtenir des données pour observer Interprétation : regrouper les données, comprendre les mécanismes Transmission : partager mes recherches dans des publications scientifiques, échanger à l’occasion de colloques et conférences, participer à des actions scolaires et grand public comme la Fête de la Science   Si votre travail était un objet, ce serait quoi ? Sans hésiter, un échantillon d’eau de mer, qui provient de l’eau récupérée dans les bouteilles Niskin sur la rosette. C’est le point de départ de tout mon travail, de mes études sur le CO2. Pour le commun des mortels, il n’y a que de l’eau dans un flacon. Pour nous, océanographes, ce flacon est la plus précieuse des ressources. D’ailleurs, le plus beau des cadeaux que j’ai pu recevoir lors de mes campagnes, c’est un échantillon d’eau de mer profonde (5 800 m, cette année sur SWINGS). La rosette et ses bouteilles Niskin d’où les échantillons d’eau seront prélevés @ C. Leseurre, LOCEAN-IPSL   Prélèvement de l’échantillon d’eau sur la rosette @ C. Leseurre, LOCEAN-IPSL   Les fameux échantillons @ C. Leseurre, LOCEAN-IPSL   Une anecdote de campagne Cette année sur SWINGS : réveillée à 3 h du matin par la sonnerie de mon téléphone de cabine puis par des coups tambourinés à la porte « Coralineeeee ! Habille-toi ! Sors maintenant ! Aurores Australes ». Le plus beau des réveils ! Aurores australes @ C. Leseurre, LOCEAN-IPSL   Comment voyez-vous votre avenir après la thèse ? Après obtention de mon doctorat, normalement en 2022, j’aimerais continuer à travailler dans le même domaine de recherche en tant que post-doctorante pendant environ 5 ans, de façon à approfondir les résultats de mes recherches et à en découvrir de nouveaux, faire de nouvelles rencontres scientifiques, en France ou ailleurs. Etant donné mon attrait pour l’enseignement, d’ici à 10 ans je souhaiterais être enseignante-chercheure, même si je sais que les postes ne sont pas nombreux. Si je ne trouve pas de poste, je pourrais devenir ingénieure pour continuer à évoluer dans la recherche. Sinon, étant donné que j’adore l’enseignement et partager avec les jeunes, j’irais volontiers travailler en collège ou en lycée comme professeur de Physique Chimie.   Votre mot de la fin J’ai eu beaucoup de chance dans mon parcours d’étudiante de côtoyer tôt l’océanographie depuis mon stage de L3. Tous les étudiants n’ont pas cette opportunité et, cumuler 5 grandes campagnes en mer en seconde année de thèse est très rare. J’ai aussi eu la chance de pouvoir débarquer sur Crozet et Kerguelen et de voir d’autres îles subantarctiques et polaires comme Heard. J’en suis vraiment heureuse ! Débarquement du Marion Dufresne en direction de l’archipel Crozet @ C. Leseurre, LOCEAN-IPSL   Au large de l’île subantarctique australienne Heard @ C. Leseurre, LOCEAN-IPSL   Contact : ICom, service de communication IPSL,