Réseau LIDAR

Un système de traitement et de visualisation des propriétés aérosols et des nuages

Toutes les données LiDAR acquises sont envoyées par réseau sur le serveur informatique du LOA. Elles subissent un prétraitement (ensemble de corrections instrumentales) avant archivage et visualisation sous la forme de séries temporelles de la puissance laser rétrodiffusée, encore appelée PR2 (ou Range Corrected attenuated backscattered Signal). Des paramètres techniques propres à chaque système LIDAR (métadonnées) sont également enregistrés et des messages d'alerte envoyés automatiquement par email au PI/site manager de l’instrument lorsque des défaillances instrumentales ou des problèmes dans le transfert de données sont détectés.

Propriétés intégrées sur la colonne

Dans le même temps, les propriétés des aérosols issues de mesures photométriques directes et de leur inversion (AERONET), co-localisées avec le LIDAR, sont insérées dans la base de données. En premier lieu, l’évolution temporelle de l’épaisseur optique d'extinction aérosol (AOD) et du coefficient d’Angström lié à la dimension moyenne des aérosols sont présentées sous forme graphique. Des paramètres plus élaborés, tels que la distribution en taille aérosol (granulométrie), l’indice de réfraction et l’albédo de diffusion simple (SSA) sont également disponibles sous forme graphique. Ils constituent une aide précieuse pour l’analyse des situations aérosols rencontrées.

Radiographie et structure de l’atmosphère

Avant la restitution des propriétés aérosols qui nous intéresse plus particulièrement ici, il est nécessaire de détecter et d’écarter les profils contenant une ou plusieurs couches nuageuses. Un module de traitement séparé réalise cette détection (existence de couches nuageuses sur un profil, détermination du nombre de couches nuages et de leurs positions (base/sommet)). Un second module détermine la hauteur de la couche limite ainsi que la hauteur maximale des aérosols. Ces deux modules sont appliqués en routine et les résultats sont accessibles par l’intermédiaire des menus correspondants dans l’application web.

Répartition verticale des aérosols

Les profils déclarés non nuageux sont alors inversés en utilisant le code de traitement BASIC (une variante de la méthode dite de « Klett » contrainte par l’AOD mesurée par le photomètre solaire ou lunaire). Cette procédure automatique, appliquée dés la réception des données du LIDAR et du photomètre, fournit le profil vertical du coefficient d’extinction aérosol (,ext) avec une résolution verticale de 15 m ou mieux, ainsi que la valeur effective du rapport lidar (extinction/rétrodiffusion), Sa. De nuit et en l’absence de mesure d’AOD photométrique, le profil d’extinction peut-être aussi être estimé en imposant le rapport lidar obtenu au cours de la journée précédente, faute de mieux ou une valeur moyenne.

Les profils d’extinctions ainsi déterminés sont présentés en temps réel, pour chaque journée, sous forme graphique et mis à jour dés réception de nouveau profils. Ils sont accessibles en cliquant sur le bouton «Real Time Inversion». Le menu « User on line Inversion » permet à tout utilisateur de reproduire l’inversion avec ses propres paramètres. En effet, dans certaines situations aérosols complexes (plusieurs couches par exemple), l’inversion appliquée en routine peut s’avérer imprécise voir inexacte. Cette option a été introduite pour que l’utilisateur puisse affiner l’inversion, en l’adaptant au mieux à la situation atmosphérique rencontrée. Ce module offre également la possibilité d’estimer le profil de concentration massique en aérosols en s’appuyant sur une combinaison plus élaborée des données photomètres, LIDAR et in situ (thèses A. Mortier, A. Lopatin, 2013, LOA).

(GRASP) Une seconde méthode d’inversion simultanée des mesures radiométriques du photomètre et du LIDAR est en cours d’évaluation et d’intégration.
À PROPOS DU LABORATOIRE

Le Laboratoire d'Optique Atmosphérique est une Unité Mixte de Recherche du CNRS et de l'Université de Lille - Sciences et Technologies, spécialisée dans l'étude des nuages, des aérosols, de leurs précurseurs et de leurs impacts environnementaux (climat, pollution).

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