Bases de données observationnelles de la chimie atmosphérique

Au cours des deux derniers siècles, de nombreuses observations chimiques environnementales ont été faites à partir d’une variété de plates-formes terrestres, aéroportées et orbitales et déposées dans des Bases de données . Beaucoup de ces Bases de données sont accessibles au public. Tous les instruments mentionnés dans cet article donnent un accès public en ligne à leurs données. Ces observations sont essentielles pour développer notre compréhension de l’ atmosphère terrestre et des problèmes tels que le changement climatique , l’appauvrissement de la couche d’ ozone et la Qualité de l’air.. Certains des liens externes fournissent des référentiels de plusieurs de ces ensembles de données en un seul endroit. Par exemple, la Cambridge Atmospheric Chemical Database est une grande base de données au format ASCII uniforme . Chaque observation est complétée par les conditions météorologiques telles que la température , la température potentielle , la hauteur géopotentielle et la latitude PV équivalente .

Observations au sol et en ballon

• Observations du NDSC . Le réseau de détection des changements stratosphériques(NDSC) est un ensemble de stations de recherche par télésondage de haute qualité pour observer et comprendre l’état physique et chimique de la stratosphère. L’ozone et les principaux composés et paramètres chimiques liés à l’ozone sont ciblés pour la mesure. Le NDSC est une composante majeure de l’effort de recherche international sur la haute atmosphère et a été approuvé par des agences scientifiques nationales et internationales, notamment la Commission internationale de l’ozone, le Programme des Nations Unies pour l’environnement (PNUE) et l’Organisation météorologique mondiale (OMM). Les principaux instruments et mesures sont les suivants : Lidar d’ozone (profils verticaux de l’ozone de la tropopause jusqu’à au moins 40 km d’altitude ; dans certains cas, l’ozone troposphérique sera également mesuré). Lidar de température (profils verticaux de température d’environ 30 à 80 km). Lidar d’aérosols (profils verticaux de profondeur optique d’aérosols dans la basse stratosphère). Lidar vapeur d’eau (profils verticaux de la vapeur d’eau dans la basse stratosphère). Micro-ondes d’ozone (profils verticaux de l’ozone stratosphérique de 20 à 70 km). H_{Micro-ondes 2} O (profils verticaux vapeur d’eau d’environ 20 à 80 km). micro-ondes ClO (profils verticaux de ClO d’environ 25 à 45 km, selon la latitude). Spectrographe ultraviolet/visible (abondance de la colonne d’ozone, NO ₂ et, à certaines latitudes, OClO et BrO). Spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (abondances de colonnes d’un large éventail d’espèces, y compris l’ozone, HCl, NO, NO ₂ , ClONO ₂ et HNO ₃ ).
• Observations MKIV . L’ interféromètre MkIV est un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), conçu et construit au Jet Propulsion Laboratory en 1984, pour détecter à distance la composition de l’atmosphère terrestre par la technique de la spectrométrie d’absorption solaire. Cela est né de la crainte que les polluants d’origine humaine (par exemple, les chlorofluorocarbures, les gaz d’échappement des avions) ne perturbent la couche d’ozone. Depuis 1984, l’interféromètre MkIV a participé à 3 campagnes d’avions polaires DC-8 de la NASA et a effectué avec succès 15 vols en ballon. De plus, l’interféromètre MkIV a effectué plus de 900 jours d’observations au sol à partir de nombreux endroits différents, y compris McMurdo , Antarctique en 1986.
• Observations des sondes . Le Centre mondial de données sur l’ozone et le rayonnement ultraviolet (WOUDC) est l’un des cinq centres mondiaux de données qui font partie du programme Global Atmosphere Watch (GAW) de l’ Organisation météorologique mondiale .(OMM). Le WOUDC est exploité par la Division des études expérimentales du Service météorologique du Canada (SMC) – anciennement Service de l’environnement atmosphérique (SEA), Environnement Canada et est situé à Toronto. Le WOUDC a débuté sous le nom de World Ozone Data Center (WODC) en 1960 et a produit sa première publication de données Ozone Data for the World en 1964. En juin 1992, l’AES a accepté une demande de l’OMM d’ajouter des données sur le rayonnement ultraviolet au WODC. . Le centre de données a depuis été renommé Centre mondial de données sur l’ozone et le rayonnement ultraviolet (WOUDC) avec les deux composantes : le WODC et le Centre mondial de données sur le rayonnement ultraviolet (WUDC).

Observations aériennes

• Observations aériennes . De nombreuses campagnes d’avions ont été menées dans le cadre du programme scientifique suborbital et par le Earth Science Project Office, un aperçu de ces campagnes est disponible. Les données peuvent être consultées à partir des archives du Earth Science Project Office .
• Observations MOZAIC . Le MOZAÏQUE(Measurement of OZone and water steam by AIrbus in-service airCraft) a été lancé en 1993 par des scientifiques européens, des avionneurs et des compagnies aériennes pour collecter des données expérimentales. Son objectif est d’aider à comprendre l’atmosphère et son évolution sous l’influence de l’activité humaine, avec un intérêt particulier pour les effets des avions. MOZAIC consiste en des mesures automatiques et régulières de l’ozone et de la vapeur d’eau par cinq avions de ligne long courrier volant dans le monde entier. L’objectif est de constituer une large base de données de mesures permettant d’étudier les processus chimiques et physiques dans l’atmosphère, et donc de valider des modèles globaux de transport chimique. Les données MOZAIC fournissent notamment climatologies détaillées de l’ozone et de la vapeur d’eau à 9–12 km où les avions subsoniques émettent la plupart de leurs gaz d’échappement et qui est un domaine très critique (par exemple, les échanges radiatifs et S/T) encore imparfaitement décrit dans les modèles existants. Cela sera précieux pour améliorer les connaissances sur les processus se produisant dans la haute troposphère/basse stratosphère (UT/LS), et le traitement du modèle de la chimie et du transport près de la tropopause. Les données MOZAIC sont en accès restreint, pour obtenir l’accèsdes formulaires doivent être remplis.
• Observations CARIBIC . Le projet CARIBIC (Civil Aircraft for the Regular Investigation of the atmosphere Based on an Instrument Container) est un projet scientifique innovant pour étudier et surveiller d’importants processus chimiques et physiques dans l’atmosphère terrestre. Des mesures détaillées et approfondies sont effectuées lors de vols longue distance à bord de l’ Airbus A340-600 “Leverkusen” ( http://www.flightradar24.com/data/airplanes/D-AIHE/ ). Nous déployons un conteneur de fret aérien avec des appareils scientifiques automatisés, qui sont connectés à une entrée d’air et de particules (aérosols) sous l’avion. Contrairement à MOZAIC, CARIBIC n’est installé que sur un seul avion, mais il mesure un spectre beaucoup plus large de constituants atmosphériques (CARIBIC -> instrumentation ). CARIBIC et MOZAIC sont tous deux intégrés dans IAGOS . Les données existent de 1998 à 2002 et de 2004 à aujourd’hui. Il peut être demandé via CARIBIC -> accès aux données .

Observations de la navette spatiale

• Observations ATMOS . L’ expérience Atmospheric Trace Molecule Spectroscopy (ATMOS) est un spectromètre infrarouge (un interféromètre à transformée de Fourier) conçu pour étudier la composition chimique de l’atmosphère. Dans cette section, vous pourrez lire des informations générales et détaillées expliquant pourquoi et comment l’instrument fonctionne. L’instrument ATMOS a volé quatre fois sur la navette spatiale depuis 1985. Le prédécesseur d’ATMOS, piloté sur des avions et des plates-formes de ballons à haute altitude, est né au début des années 1970 par souci des effets des produits d’échappement Super Sonic Transport sur l’ozone. couche. L’expérience a été repensée pour la navette spatiale lorsque le potentiel de destruction de l’ozone par les chlorofluorocarbures artificiels a été découvert et que le besoin de mesures mondiales est devenu crucial.
• Observations de CRISTA . CRISTA est l’abréviation de spectromètres et télescopes infrarouges cryogéniques pour l’atmosphère. Il s’agit d’une expérience satellite à balayage des membres, conçue et développée par l’Université de Wuppertal pour mesurer les émissions infrarouges de l’atmosphère terrestre. Équipé de trois télescopes et de quatre spectromètres et refroidi à l’hélium liquide, CRISTA acquiert des cartes globales de température et de gaz traces atmosphériques à très haute résolution horizontale et verticale. La conception permet l’observation de structures dynamiques à petite échelle dans la région d’altitude de 15 à 150 km.

Observations satellitaires

• Observations du CEA . Le satellite Atmospheric Chemistry Experiment (ACE), également connu sous le nom de SCISAT-1 , est un satellite canadien qui effectue des mesures de l’atmosphère terrestre et fait suite à l’héritage d’ATMOS.
• Observations de l’ aura . Aura vole en formation avec l’ EOS “A Train” de la NASA , une collection de plusieurs autres satellites (Aqua, CALIPSO, CloudSat et le PARASOL français). Aura transporte quatre instruments pour l’étude de la chimie atmosphérique : MLS , HIRDLS, TES et OMI.
• Observations de l’ ILAS . ILAS (Improved Limb Atmospheric Spectrometer) développé par MOE (le Ministère de l’Environnement) (anciennement EA – Agence de l’Environnement du Japon) est embarqué sur ADEOS (Advanced Earth Observing Satellite). Le 17 août 1996, ADEOS a été lancé par la fusée H-II depuis le centre spatial de Tanegashima au Japon (ADEOS a été rebaptisé “MIDORI”) et a cessé ses opérations le 30 juin 1997. Les données obtenues par ILAS sont traitées, archivées, et distribué par le NIES (Institut national d’études environnementales).
• Observations du POAM . L’ instrument Polar Ozone and Aerosol Measurement II (POAM II) a été développé par le Naval Research Laboratory (NRL) pour mesurer la distribution verticale de l’ozone atmosphérique, de la vapeur d’eau, du dioxyde d’azote, de l’extinction des aérosols et de la température. POAM II mesure l’extinction solaire dans neuf canaux à bande étroite, couvrant la gamme spectrale d’environ 350 à 1060 nm.
• Observations d’aérosols sulfatés de SAGE et HALOE. Le capteur SAGE II (Stratospheric Aerosol and Gas Experiment II) a été lancé sur une orbite d’inclinaison de 57 degrés à bord du Earth Radiation Budget Satellite (ERBS) en octobre 1984. Lors de chaque lever et coucher de soleil rencontrés par le vaisseau spatial en orbite, l’instrument utilise l’occultation solaire technique pour mesurer le rayonnement solaire atténué à travers le limbe de la Terre dans sept canaux centrés sur des longueurs d’onde allant de 0,385 à 1,02 micromètres. La récupération des distributions de taille des aérosols stratosphériques sur la base des mesures d’extinction de particules multi-longueurs d’onde HALOE a été décrite par Hervig et al. [1998]. Cette approche donne des distributions de taille log-normales unimodales, qui décrivent la concentration d’aérosols en fonction du rayon à l’aide de trois paramètres : la concentration totale d’aérosols, le rayon médian et la largeur de distribution. Ce sitepropose des résultats basés sur Hervig et al. [1998], à une exception près. Les résultats de récupération rapportés ici sont basés sur les indices de réfraction du sulfate pour 215 K, où Hervig et al. [1998] ont utilisé des indices de température ambiante ajustés aux températures stratosphériques en utilisant la règle de Lorentz-Lorenz. Les distributions de taille n’ont été récupérées qu’à des altitudes au-dessus des sommets des nuages ​​troposphériques. Les nuages ​​ont été identifiés à l’aide des techniques décrites par Hervig et McHugh [1999]. Les distributions de taille HALOE sont proposées dans des fichiers NetCDF contenant des données pour une seule année. Les résultats sont rapportés sur une grille d’altitude uniforme allant de 6 à 33 km à un espacement de 0,3 km. L’espacement d’altitude natif de HALOE est de 0,3 km, donc cette interpolation a peu ou pas d’effet sur les données. Les fichiers rapportent des données de profil comprenant : l’altitude, la pression, la température, la concentration d’aérosols, le rayon médian, largeur de distribution, composition de l’aérosol. Les densités de surface et de volume des aérosols peuvent être facilement calculées à partir des paramètres de distribution de taille en utilisant les relations donnéesici .
• Observations par satellite de recherche sur la haute atmosphère (UARS). Les données de l’UARS sont disponibles auprès du GES Distributed Active Archive Center (DAAC). Le satellite UARS a été lancé en 1991 par la navette spatiale Discovery. Il mesure 35 pieds (11 m) de long, 15 pieds (4,6 m) de diamètre, pèse 13 000 livres et transporte 10 instruments. UARS orbite à une altitude de 375 miles (604 km) avec une inclinaison orbitale de 57 degrés. L’UARS a mesuré l’ozone et les composés chimiques trouvés dans la couche d’ozone qui affectent la chimie et les processus de l’ozone. UARS a également mesuré les vents et les températures dans la stratosphère ainsi que l’apport d’énergie du Soleil. Ensemble, ces éléments ont aidé à définir le rôle de la haute atmosphère dans le climat et la variabilité climatique.

Observations connexes

• Albédo de surface . La réflectivité de surface est importante pour la Photolyse atmosphérique . Des instruments tels que le spectromètre de cartographie de l’ozone total (TOMS) et l’ instrument de surveillance de l’ozone (OMI) fournissent des champs globaux quotidiens.

Voir également

• Pluie acide
• Chimie atmosphérique
• Gaz à effet de serre
• Chimie atmosphérique globale internationale
• Ozone
• Pollution
• Évaluation scientifique de l’appauvrissement de la couche d’ozone

Liens externes

• Le Centre britannique de données atmosphériques.
• La Cambridge Atmospheric Chemical Database est une grande base de données au format ASCII uniforme . Chaque observation est complétée par les conditions météorologiques telles que la température , la température potentielle , la hauteur géopotentielle et la latitude PV équivalente .
• Données GOME .
• Les archives du Bureau du projet des sciences de la Terre de la NASA .
• Le centre d’archives actives distribuées du GSFC de la NASA .
• Le centre d’archives actives distribuées Langley de la NASA .
• Le réseau pour la détection des changements stratosphériques.
• Base de données atmosphérique NADIR NILU pour la recherche interactive .
• Données NOAA SBUV-2 .
• Le Centre mondial de données sur l’ozone et le rayonnement ultraviolet (WOUDC).
• Centre mondial de données sur l’ozone et le rayonnement ultraviolet sur NOSA