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Campagne 1999 28 Projet Modélisation L’information de la largeur spectrale confirme le point précédent et lève le dernier point car il montre bien qu’il n’y a pas de phénomène de turbulence entre 16h00 et 17h00, il s’arrête vers14h30. Donc la couche limite s’est développée ce jour-là entre 8h30 et 14h30, jusqu’à une hauteur de 1200m vers 13h40. Un phénomène intéressant est à noter ce même jour : une rotation de vent est clairement visible si la force du vent est utilisée comme information couleur. Il y a un changement de direction à 180° du vent entre 8h30 et 20h00 à une altitude variant de 900m à 1500m. Pour conclure, il y a eu une disponibilité du radar profileur de vent DEGREANE PCL1300 à 90% du temps, principalement dû à des pannes de secteur et à des inondations sur le site de mesure. La précision sur les données est d’environ 1 m/s pour la force du vent et de 10° pour la direction. Pour la couche limite plusieurs paramètres permettent de la détecter et d’estimer sa hauteur avec une précision de l’ordre de 10 à 20%. Les mesures effectuées par le radar permettant une description de la couche limite et de phénomènes météorologiques en dessous de celle-ci et donne aux experts de la qualité de l’air des informations importantes pour la prévision et la compréhension de l'évolution des polluants primaires et secondaires.
Campagne 1999 29 Projet Modélisation 4.4. Le LIDAR 4.4.1. Principe de fonctionnement Lorsque l’on émet un pulse de lumière monochromatique dans l’atmosphère, celui-ci va être rétro diffusé d’une part par les particules en suspension, et d’autre part par les différentes molécules contenue dans l’air. Cette fraction de lumière rétro diffusée est captée et amplifiée par un télescope et un photomultiplicateur. La puissance de signal est décrite par l’équation LIDAR : R −2 ⎛ ⎞ P( R) = CR β ( R) exp⎜ ⎟ − 2∫α( r) dr ⎝ 0 ⎠ avec P (R) puissance reçue de la distance R C Constante expérimentale β (R) Coefficient de rétro diffusion à la distance R α (r) Coefficient d’extinction Cette équation contient deux inconnues (α et β). Une seule mesure expérimentale ne permet pas d’établir une solution unique. Il faut alors introduire une relation supplémentaire empirique entre α et β. Ce système fournit des informations intéressantes sur la stratification de l’atmosphère mais ne permet pas de mesurer les concentrations des différents gaz. Il convient donc d'utiliser un autre procédé. Principe du DIAL (Differential Absorption LIDAR) Le principe de ce LIDAR consiste à prendre des mesures pour deux longueurs d’onde différentes : une première λ on est choisie dans la bande d’absorption du gaz étudié, et une deuxième λ off en dehors de cette zone. Si ces longueurs d’onde sont suffisamment proches, la différence entre les deux spectres obtenus est due uniquement à l’absorption par le gaz étudié dont on peut alors déduire la concentration à chaque altitude : N( R) = 2( σ ( λ on 1 ) −σ ( λ off )) d dr ⎛ P( R, λ ln ⎜ ⎝ P( R, λ avec N (R) étant la concentration du gaz étudié exprimée en molécule/cm 3 section efficace de rétro diffusion σ Technologie Dial Le système Dial utilisé se décompose en deux parties : émission et réception traitement du signal. 1. Emission : • Deux sources Laser émettent un rayonnement UV d’une longueur d’onde de 266nm • Ces faisceaux sont convertis en 2 rayons de longueur d’onde 289nm et 299nm par des cellules Raman respectivement remplies par D 2 et H 2 • Par un système de prismes et de miroirs il est alors possible de créer deux paires de longueur d’onde (266-289nm et289-299nm). La paire utilisée lors des mesures dépend des conditions atmosphériques. 2. Réception : Deux télescopes sont utilisés: un «petit» (focale de 60 cm) pour les mesures de 50 à 600 mètres et un «grand» (focale de 460 cm) pour les mesures jusqu’à 3000 mètres. Les signaux captés sont ensuite amplifiés et traités. off on ) ⎞ ⎟ ) ⎠
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