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Lโintรฉrรชt dโune nouvelle sonde mini-SAOZ
A ces dรฉbuts, le SAOZ utilisait une technologie, apparue au dรฉbut des annรฉes 1980, de dรฉtecteurs en barrettes de photodiodes et un spectromรจtre ร champ plan. De nombreuses รฉvolutions et amรฉliorations de lโinstrument et du aissonc de vol ont รฉtรฉ faites au cours du temps. Une nouvelle sonde, le SAOZ-BrO, a รฉtรฉ conรงue pour mesurer les quantitรฉs de BrO avec une meilleure prรฉcision ร la fin des annรฉes 90. Des changements expรฉrimentaux au niveau de lโoptique dโentrรฉe ont รฉtรฉ rรฉalisรฉs pendant cette mรชme pรฉriode (Pundt, 1997). Le caisson SAOZ a รฉgalement subi des modifications pour sโadapter ร des vols de longue durรฉe MIR (Denis, 1999).
De nos jours, la technologie de la version SAOZ est dรฉpassรฉe, aussi bien du point de vue optique que spectroscopique avec des composants devenus obsolรจtes. Le dรฉveloppement du nouvel instrument, le mini-SAOZ, permet de combiner des technologies modernes et des performances qui nโexistaient pas auparavant. Les avantages innovants de cette nouvelle gรฉnรฉration de spectromรจtres sont un encombrement rรฉduit, un faible poids (716g) et une faible consommation dโรฉnergie. Ces nouveaux aspects permettent une plus grande souplesse opรฉrationnelle lors des vols ballons, en particulie lors de campagnes de mesures destinรฉes ร lโรฉtude des systรจmes convectifs, oรน le ballon doit se rapprocher au plus prรจs de ces phรฉnomรจnes. Lโembarquement de deux spectromรจtres sur une mรชme nacelle va alors devenir rรฉalisable et rendra possible lโacquisition simultanรฉe des donnรฉes dans lโUV-Visible et le proche Infrarouge. Cette nacelle de 12 kg peut dรฉsormais รชtre embarquรฉe sous des ballons de 1500 m3, avec moins de contraintes mรฉtรฉorologiquesau sol avant les lรขchers. Le nouvel instrument prรฉsente une rรฉsolution spectrale plus ine,f un รฉchantillonnage plus grand, une sensibilitรฉ plus รฉlevรฉe, et un rapport signal/bruitplus grand. Tous ces aspects amรฉliorent considรฉrablement les rรฉsultats et permettent dโobtenir des incertitudes sur les donnรฉes plus faibles (3 ร 5 fois plus faibles pour O 3 et NO2 et 7.5 plus faible pour H2O). Le dรฉveloppement du mini-SAOZ va donc devenir une avancรฉe considรฉrable dans lโรฉtude des constituants atmosphรฉriques minoritaires de la basse stratosphรจre.
LโOCCULTATION SOLAIRE
Au cours dโune occultation solaire, le spectre dโabs orption est modifiรฉ suivant le type de constituants atmosphรฉriques qui se trouvent sur la ligne de visรฉe. Lโanalyse spectrale de ces absorptions va nous permettre de dรฉfinir la constitution de lโatmosphรจre.
Les mesures des concentrations des constituants minoritaires de lโatmosphรจre se font principalement durant toute la journรฉe, par temps clair ou nuageux. Lors dโun vol ballon, lโacquisition des donnรฉes se fait en deux temps (figure 5) ; ร la montรฉe avec un angle zรฉnithal solaire (SZA) < 90ยฐ et depuis le plafond au coucher ou au lever du soleil ร un SZA > 90ยฐ (occultation).
Pendant la montรฉe les rayons solaires traversent toutes les couches de lโatmosphรจre. Au plafond, ils pรฉnรจtrent seulement dans les hautes couches de la stratosphรจre et de la haute troposphรจre. Lorsque le parcours optique est maximal, cโest-ร -dire quand le flux solaire traverse une grande รฉpaisseur atmosphรฉrique, on passe par un minimum dโaltitude appelรฉe altitude tangente. Cโest ร cette altitude que seron t calculรฉs les profils verticaux des composants atmosphรฉriques.
LES COLONNES OBLIQUES DES CONSTITUANTS ATMOSPHERIQUES
La colonne oblique dโun constituant atmosphรฉrique suivant la ligne de visรฉe reprรฉsente le nombre de molรฉcules de cette espรจce entre la sourcedโรฉmission, le Soleil et le spectromรจtre ร un instant donnรฉ. La mรฉthode dโanalyse utilisรฉe pour traiter les donnรฉes brutes du mini SAOZ est basรฉe sur la mรฉthode DOAS (Differential OpticalAbsorption Spectroscopy). Depuis 1926, de nombreuses techniques spectroscopiques ont รฉtรฉ dรฉveloppรฉes pour la mesure des constituants traces de lโatmosphรจre (Stutz, et al., 1996). Cette mรฉthode de calcul diffรฉrentiel fut introduite en 1975 et 1979 par Noxon (1975), Noxon et al. (1979) et Platt et al. (1979). Cette analyse spectrale se dรฉcompose en plusieurs รฉtapes en commenรงant par le choix dโun spectre de rรฉfรฉrence puis la gรฉnรฉration de sectionsefficaces diffรฉrentielles dโabsorption pour chaque composant รฉtudiรฉ et enfin le calcul des colones obliques par une corrรฉlation des moindres carrรฉs. Nous dรฉtaillerons toutes les รฉtapes citรฉes prรฉcรฉdemment.
Le spectre de rรฉfรฉrence et le recalage en longueur dโonde
En thรฉorie, le spectre de rรฉfรฉrence est le spectredu soleil hors atmosphรจre qui ne contient aucune signature dโabsorption. Lโaltitude du ballon รฉtant limitรฉe, ce spectre de rรฉfรฉrence contient donc une absorption rรฉsiduelle qui devra รชtre estimรฉe.
Le choix du spectre de rรฉfรฉrence au cours du vol doit remplir plusieurs conditions :
โข Lโintensitรฉ du signal doit รชtre maximale.
โข Le temps de pose doit รชtre le plus faible possibleafin de rรฉduire le bruit.
โข Le spectre ne doit pas รชtre saturรฉ.
Ces conditions sont rรฉunies pendant un vol, ร lโarrivรฉe du ballon au plafond. En effet, lโaltitude maximale est atteinte (environ 30 km) avec les plus faibles trajet optique et angle zรฉnithal. La contribution de lโabsorption atmosphรฉrique est alors minimale et le flux solaire est le plus intense. Plus lโabsorption des espรจces minoritaires sera faible, plus lโincertitude sur lโabsorption rรฉsiduelle sera rรฉduite.
Pour chaque vol il faut dรฉfinir une unique rรฉfรฉrencdont les caractรฉristiques seront diffรฉrentes dโun vol ร un autre, aussi bien du point vue enviro nnemental quโinstrumental, cโest-ร -dire en calage en longueur dโonde et rรฉsolution du spectromรจtre.
La premiรจre รฉtape de lโanalyse consiste ร recaler chaque spectre en longueur dโonde sur le spectre de rรฉfรฉrence. En effet, pour chaque nouveauspectromรจtre, une loi de dispersion, de type polynรดmial dโordre 3, est dรฉfinie par le fabricant, ร partir des caractรฉristiques du spectromรจtre (rรฉseau, fente dโentrรฉe). Cependant cette loi reste thรฉorique. Pour dรฉfinir la loi en longueur dโonde effective, chaque spectre est recalรฉ sur la rรฉfรฉrence en utilisant les raies solaires de Fraunhofer prรฉsentes dans tout spectre dont les positions en longueur dโonde sont connues de faรงon prรฉcise. Ces raies sont dues ร lโa bsorption par les molรฉcules et les ions de lโatmosphรจre solaire dont la position est donnรฉe par un spectre solaire ร haute rรฉsolution, appelรฉ spectre de Kurucz, enregistrรฉ depuis le solร lโobservatoire de Kitt Peak aux Etats-Unis.
Le dioxyde dโazote (NO2)
Le dioxyde dโazote est une molรฉcule absorbante sur lโensemble des domaines spectraux de lโUV-Visible et du proche Infrarouge. Les structures spectrales de NO2 sont trรจs รฉtroites ce qui permet de les distinguer des bandes de O3 qui couvrent le mรชme domaine spectral.
Les jeux de sections efficaces disponibles dans la littรฉrature ne couvrent pas lโensemble des domaines spectraux du mini-SAOZ. Une compilation de plusieurs mesures est nรฉcessaire (figure 9)
โข De 238.082 nm ร 666.563 nm : sections efficaces de Vandaele et al. (1998) du laboratoire de lโIASB (Institut dโAรฉronomie Spatiale de Belgique) mesurรฉes avec un spectromรจtre ร transformรฉe de Fourier (FTS : Fourie Transform Spectroscopy).
โข De 666.681 nm ร 724.162 nm : sections efficaces de (Vandaele, et al., 2002) mesurรฉes รฉgalement ร 220 K et disponibles dans le proche infrarouge (courbe rouge).
Lโinnovation de ces nouvelles mesures est la haute rรฉsolution ร laquelle elles ont รฉtรฉ rรฉalisรฉes, soit entre 0.05 et 0.1 cm. Ces nouvelles sections ne font que confirmer la prรฉcision des anciennes donnรฉes dรฉjร existantes.
โข De 724.162 nm ร 929.786 nm : sections efficaces de SCIAMACHY mesurรฉes ร 293K (Burrows, et al., 1998) dans le vide, ramenรฉes dans lโair par la loi dโEdlen (courbe noire).
Le formaldรฉhyde (CH2O ou H2CO)
Pendant longtemps, les sections efficaces de Cantrell et al. (1990) รฉtaient utilisรฉes comme rรฉfรฉrence par la base de donnรฉes HITRAN. Elles รฉtaient mesurรฉes ร lโaide dโun spectromรจtre ร transformรฉe de Fourier ร plusieurs tempรฉratures entre 223K et 293K ร une rรฉsolution de 0.011 nm. En 2000, Meller et Moortgat fournissaient de nouvelles sections, avec des intensitรฉs de raies plus รฉlevรฉes. De rรฉcentes mesures furent effectuรฉes en 2010 par Chance et Orphal (2011) en tenant compte des avantages de chaque jeu de sections : une combinaison de la rรฉsolution fine et de la calibration en longueur dโonde de Cantrell avec les intensitรฉs des raies de Meller et Moortgat. Actuellement le comitรฉ de HITRAN recommande lโutilisation de ces nouvelles donnรฉes.
Le dioxyde de chlore (OClO)
De la mรชme faรงon que BrO, OClO joue un rรดle important dans la destruction de lโozone pendant lโhiver polaire. Au crรฉpuscule, sa concentration est directement liรฉe ร celle de ClO. Pendant plus de dix ans, les sections efficaces mesurรฉes par Wahner et al. (1987) ร une rรฉsolution de 0.25 nm et ร plusieurs tempรฉratures 204K,( 296K et 378K) รฉtaient considรฉrรฉes comme la rรฉfรฉrence pour la dรฉtection dโOClO. Cependant, des erreurs de calibration en longueurs dโonde et une rรฉsolution limitรฉe ont menรฉร des choix diffรฉrents. De rรฉcentes sections ont รฉtรฉ mesurรฉes par Kromminga et al. (2003) ร plusieurs tempรฉratures (213K, 233K, 253K, 273K et 293K) en utilisant un FTS ร haute rรฉsolution (0.01-0.02 nm). Sur la figure 16, une comparaison a รฉtรฉ faite, comme pour BrO, avec outes les sections efficaces dโOClO existant actuellement (Keller-Rudek et Moortgat, 2011).
Lโanalyse diffรฉrentielle et les colonnes obliques
Le principe de lโanalyse diffรฉrentielle consiste en un calcul de corrรฉlation des moindres carrรฉs entre le spectre dโattรฉnuation et les sections efficaces dโabsorption pour chaque constituant atmosphรฉrique. Dans ce paragraphe nous allons prรฉsenter les รฉtapes successives qui mรจnent ร la mesure des colonnes obliques des espรจces.
Pour chaque spectre mesurรฉ, nous acquรฉrons son courant dโobscuritรฉ correspondant que lโon soustrait du signal pour รฉliminer le bruit propre au dรฉtecteur. Le spectre est comme indiquรฉ prรฉcรฉdemment recalรฉ en longueur dโonde par rapportau spectre de rรฉfรฉrence.
Le spectre dโattรฉnuation est le logarithme du rapport du spectre recalรฉ sur le spectre de rรฉfรฉrence. Ensuite deux sortes de filtres sont appliquรฉs sur le spectre dโattรฉnuation ainsi que sur les sections efficaces. Tout dโabord un filtre passe haut pour รฉliminer les structures ร larges bandes (Rayleigh, Mie), puis un filtre passe bas pour supprimer les structures fines.
Pour chaque espรจce, on adaptera les largeurs des filtres afin dโobtenir la plus faible incertitude sur la mesure. On parle de mรฉthode dite ยซ analyse diffรฉrentielle ยป. On corrรจle alors le spectre avec les sections efficaces par la mรฉthode des moindres carrรฉes. La pente de la droite de corrรฉlation reprรฉsente la quantitรฉ du constituantuivants la ligne de visรฉe et lโรฉcart type sur cette mรชme pente est une estimation de lโerreur surla mesure.
Chaque espรจce atmosphรฉrique absorbe le rayonnementsolaire sur un domaine spectral qui lui est propre. Cependant certains absorbants prรฉsenten des intervalles en longueur dโonde qui se croiseront. Pour รฉliminer toute interfรฉrence entreles constituants on utilise une mรฉthode dโanalyse itรฉrative. On commence par mesurer un premier constituant dont on soustrait la quantitรฉ sur lโensemble du spectre. Puis on continue avec un deuxiรจme absorbant jusquโร ce que tous les constituants aient รฉtรฉ mesurรฉs. On a lorsa effectuรฉ la premiรจre รฉtape. Pour la deuxiรจme รฉtape, on rรฉinjecte la densitรฉ de colonnemesurรฉe auparavant pour chaque รฉlรฉment afin dโaffiner la mesure. Lโopรฉration est rรฉpรฉtรฉee lnombre de fois nรฉcessaires pour assurer une convergence.
Lโordre dans lequel sont traitรฉs les absorbants est dรฉfini en fonction des interfรฉrences quโils gรฉnรจrent. On commencera par les constituants qui prรฉsentent des structures fines et qui sont peu sensibles aux autres. On prendra en compte lโeffet Ring en premier car il perturbe beaucoup dโautres absorbants, surtout NO 2, et est prรฉsent sur lโensemble du spectre.
La mรฉthode dโinversion dite de ยซ pelure dโoignon ยป
Lโhypothรจse de base est la symรฉtrie sphรฉrique des ouches de lโatmosphรจre, ce qui signifie que chaque couche est homogรจne en concentration sur son รฉpaisseur et sur la distance de ligne de visรฉe. On dรฉcoupe lโatmosphรจre en couches concentriques de 1 km dโรฉpaisseur, ce qui correspond ร la largeur ร mi-hauteur de la distribut ion de lumiรจre du disque solaire.
Pour chaque couche on calcule la longueur du trajet optique qui dรฉpend de lโangle zรฉnithal et de lโaltitude du ballon en prenant en compte la rรฉfraction des rayons solaires qui intervient ร partir de SZA>90ยฐ. Les rayons rรฉfractรฉs auront une courbure plus importante et le trajet optique sera alors rallongรฉ. Pour cela il faut distinguer les mesures faites pendant la montรฉe avec un SZA infรฉrieur ร 90ยฐ, peu sensibles ร la rรฉfraction, et celles pendant lโoccultation avec un SZA supรฉrieur ร 90ยฐ.
En premier lieu on estime pour chaque constituant la colonne oblique persistant dans le spectre de rรฉfรฉrence, que lโon appelle rรฉsidu. La procรฉdure consiste ร normaliser la concentration de lโespรจce mesurรฉe ร la montรฉe immรฉdiatement avant lโarrivรฉe du ballon au plafond et celle mesurรฉe au tout dรฉbut de lโoccultation sous un angle zรฉnithal plus grand.
La premiรจre รฉtape consiste ร estimer la colonne au-dessus du point tangent le plus รฉlevรฉ et 66 km, au-delร duquel la concentration de lโespรจce est considรฉrรฉe comme nรฉgligeable. Pour cela on prend un profil vertical climatologique. On peut ainsi en dรฉduire un facteur de normalisation entre la densitรฉ de colonne ร lโaltitude du premier point tangent et celle mesurรฉe. On multiplie la concentration du profil climatologique ร lโaltitude tangente concernรฉe par ce facteur pour obtenir celle du premier point tangent du profil vertical.
Les concentrations dans chaque couche sont ensuite calculรฉes en commenรงant par lโaltitude tangente la plus รฉlevรฉe suivant la formule : 0H 9 . I)Jยฌ . KโO* P+ 0H 9 M 3 8 M, . โO* P+ 0H 9 M 3 8 M, . U. oรน Qmes(i) est la colonne oblique dans la couche i, Conc(j) les concentrations dans les couches supรฉrieures, entre j=i+1 lโaltitude tangente et 66 km, et entre lโaltitude tangente et lโaltitude du ballon. L(j,i) reprรฉsente le trajet optique dans les couches supรฉrieures, alors que L(i) dรฉsigne le trajet optique dans la couche i concernรฉe.
Lโerreur sur la concentration se propage vers les basses altitudes au cours de lโinversion. Elle est calculรฉe ร partir de lโerreur alรฉatoire sur lamesure de la colonne oblique. Pour une couche atmosphรฉrique i, on somme les erreurs R des couches i et i+1 en suivant lโรฉquation : mes VWSTW . V)Jยฌ . V)Jยฌ . 1 8 .
Au point tangent le plus haut en altitude on considรจre une erreur nulle.
LA FIBRE OPTIQUE ET LA TETE OPTIQUE
Lโutilisation dโune fibre optique dans le systรจme instrumental du mini SAOZ est une innovation. Elle permet une plus grande libertรฉ dans le montage de lโinstrument ainsi quโune lumiรจre homogรจne sans lโajout de diffuseurs utilisรฉ dans la version passรฉe (Pundt, 1997). Le principe consiste ร transmettre le rayon lumineux ร travers la fibre par rรฉflexions successives. Elle se compose de plusieurs รฉlรฉments (figure 31) :le cลur avec une รฉpaisseur variant de 50 m ร 1 mm, fait de silice permettant une faible abso rption du rayonnement solaire ; la gaine faite ร partir dโun matรฉriau ayant la particularitรฉdโavoir un indice de rรฉfraction plus faible que le noyau ; et enfin une protection autour de lโensemble pour pallier sa fragilitรฉ.
EFFET DE SECOND ORDRE
Dans le cas dโun rรฉseau, la lumiรจre est dรฉviรฉe pardiffraction et se rรฉpartit sur diffรฉrents ordres k. Pour chaque ordre il existe un spectre. Dans notre cas, celui qui nous intรฉresse est celui dโordre 1.
Cependant, des spectres dโordre supรฉrieur peuvent exister dans les grandes longueurs dโonde du spectromรจtre et interfรฉrer avec celui de premierordre. Par exemple, un spectre de second ordre apparaรฎtra, sโil existe, ร partir de la longue ur dโonde ฮป = 2 x ฮป0, avec ฮป0 la longueur dโonde initiale du spectromรจtre. Son intensitรฉ rest cependant beaucoup plus faible que le spectre de premier ordre.
Sur le premier modรจle du mini-SAOZ, dont le domaine spectral sโรฉtendait de 265 nm ร 820 nm, des tests avaient รฉtรฉ rรฉalisรฉs avec un filtreassep haut, qui ne transmettait le flux solaire quโร partir de la longueur dโonde 620 nm. Ces essai s nโont pas rรฉvรฉlรฉ la prรฉsence dโun spectre de second ordre. Lโutilisation de rรฉseaux dits ยซ blazรฉs ยป, concentrant un maximum d’รฉnergie dans l’ordre 1 autour de la longueur d’onde dรฉfiniepar le fabriquant, au dรฉtriment des autres ordres, explique lโabsence du spectre de second ordre.
LES PIXELS CHAUDS
Comme vu prรฉcรฉdemment, un dรฉtecteur CCD peut prรฉstenr des dรฉfauts sur ses pixels, dont certains appelรฉs pixels chauds peuvent saturer trรจsrapidement ร un temps de pose รฉlevรฉ (SZA รฉlevรฉ), et entraรฎner la saturation du spectre. Unecorrection est alors nรฉcessaire pour les supprimer.
La premiรจre รฉtape est de repรฉrer lโexistence et laposition des pixels chauds en mesurant des courants dโobscuritรฉ ร diffรฉrents temps de pose. Ilest facile de les repรฉrer sur la figure 39, par leurs signatures caractรฉristiques en pics, sur un seul pixel (ici sur les pixels 104, 1489, 1529 et 1885).
Conditions mรฉtรฉorologiques
La figure 44 reprรฉsente la tempรฉrature relevรฉe parradiosondage le mรชme jour. En 2010 le rรฉchauffement final de la stratosphรจre polaire sโest produit dรจs la fin janvier et ร tous niveaux la tempรฉrature nโest jamais infรฉrieure ร -60ยฐC. La tropopause est ร environ 9 km dโaltitude.
Les figures 45 et 46 reprรฉsentent les cartes de vorticitรฉ potentielle ร 12 TU les 29 et 30 avril calculรฉes par le modรจle MIMOSA disponibles sur le ites ETHER (ether.ipsl.jussieu.fr/). MIMOSA (Modรฉlisation Isentrope du transport Mรฉso-รฉchelle de l’Ozone Stratosphรฉrique par Advection) est un modรจle de calcul dโadvection de contour ร haute rรฉsolution ร partir des donnรฉes mรฉtรฉorologiques issues des analyses ECMWFEuropean( Center for Medium-Range Weather Forecast) (Hauchecorne et al., 2002). Les points jaunes sur les figures reprรฉsentent les positions du point tangent (identiques ร celles du ballon ร la montรฉe lorsque lโangle zรฉnithal est infรฉrieur ร 90ยฐ). La figure 45 montre la position de ceux-ci ร la montรฉe ร gauche et ร lโoccultation du soir ร droite sur les cartes du 29 avril ร 12 TU et la figure 46, lโoccultation du matin sur les cartes du 30 avril ร 12 TU.
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Table des matiรจres
INTRODUCTION GENERALE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES
I. GENERALITES SUR LA DYNAMIQUE DES ECHANGES TROPOSPHERE-STRATOSPHERE
A. La dynamique stratosphรฉrique
B. La ยซTropical Tropopause Layer ยป
C. Les รฉchanges troposphรจre-stratosphรจre
D. Le transport de la vapeur dโeau dans la basse stratosphรจre
II. POURQUOI UNE NOUVELLE SONDE MINI-SAOZ ?
A. Lโhistorique du SAOZ
B. Lโintรฉrรชt dโune nouvelle sonde mini-SAOZ
III. OBJECTIFS ET PLAN DE THESE
PREMIERE PARTIE : LโINSTRUMENT MINI-SAOZ : DESCRIPTION ET ANALYSE
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION
CHAPITRE 2 : PRINCIPE DE MESURE PAR SPECTROMETRIE ET TRAITEMENT DES DONNEES
I. INTRODUCTION
II. LA SPECTROMETRIE UV-VISIBLE
III. LโOCCULTATION SOLAIRE
IV. LES COLONNES OBLIQUES DES CONSTITUANTS ATMOSPHERIQUES
A. Le principe de lโanalyse spectrale
B. Le spectre de rรฉfรฉrence et le recalage en longueur dโonde
C. Les sections efficaces
1) Lโozone (O3)
2) Le dioxyde dโazote (NO2)
3) La vapeur dโeau (H2O)
4) Le dioxygรจne (O2)
5) Le complexe de collision O2-O2 (O4)
6) Le formaldรฉhyde (CH2O ou H2CO)
7) Le monoxyde de brome (BrO)
8) Le dioxyde de chlore (OClO)
9) Les sections efficaces ยซ DO3 ยป
10) Les sections efficace ยซ RING ยป
D. Lโanalyse diffรฉrentielle et les colonnes obliques
V. LA METHODE DโINVERSION
A. La mรฉthode dโinversion dite de ยซ pelure dโoignon ยป
B. Le modรจle de rรฉfรฉrence
C. Lโindice de rรฉfraction et le rayon de la Terre
D. Lโaltitude tangente
E. Le parcours optique
F. Cas de lโinversion ร la montรฉe
VI. BILAN DES ERREURS
A. Les erreurs alรฉatoires
1) Le courant dโobscuritรฉ
2) Les mesures
B. Les erreurs systรฉmatiques
VII. CONCLUSION
CHAPITRE 3 : LA SONDE MINI-SAOZ
I. INTRODUCTION
II. DESCRIPTION
III. LE SPECTROMETRE
IV. LA FIBRE OPTIQUE ET LA TETE OPTIQUE
V. LโELECTRONIQUE DE BORD
VI. FONCTIONNEMENT
VII. CONCLUSION
CHAPITRE 4 : CARACTERISATION DU MINI-SAOZ
I. INTRODUCTION
II. TESTS EN CUVE THERMIQUE
III. LINEARITE DU DETECTEUR
IV. EFFET DE SECOND ORDRE
V. LES PIXELS CHAUDS
VI. CONCLUSION
CHAPITRE 5 : CONCLUSION
DEUXIEME PARTIE : ESSAIS EN VOL ET MISE AU POINT DE LA SONDE MINI-SAOZ EN ARCTIQUE
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION
CHAPITRE 2 : ESSAI EN VOL DU PROTOTYPE MINI-SAOZ A KIRUNA EN AVRIL 2010ย
I. INTRODUCTION
II. INSTRUMENT ET VOL
A. Prototype mini-SAOZ
B. Ballon et chaรฎne de vol
C. Description du vol
D. Conditions mรฉtรฉorologiques
III. RESULTATS TECHNIQUES
A. Comportement gรฉnรฉral en vol
B. Thermique
C. GPS
D. Dรฉcalage de niveau du courant dโobscuritรฉ du dรฉtecteur
E. Domaine spectral
F. Conclusion
IV. RESULTATS DES MESURES DES ESPECES
A. Analyse spectrale et colonnes obliques
1) Montรฉe du ballon
2) Occultation au coucher du soleil
3) Occultation au lever du soleil
B. Inversion des profils verticaux
1) Ozone
Profils verticaux du mini-SAOZ
Comparaison avec le radiosondage ozone du 25 avril 2010
Comparaison avec ODIN-OSIRIS
Comparaison avec MLS
Comparaison avec le modรจle REPROBUS
Conclusion
2) Dioxyde dโazote
Profils verticaux du mini-SAOZ
Comparaison avec ODIN-OSIRIS
Comparaison avec le modรจle REPROBUS
Conclusion
3) Complexe de collision O2-O2, ยซ O4 ยป
4) Dioxygรจne
5) Vapeur dโeau
Saturation des raies
Comparaison avec le radiosondage PTU ร la montรฉe
Comparaison ร lโoccultation
Comparaison avec FLASH-B
Comparaison avec MLS
Conclusion sur les mesures de la vapeur dโeau
V. CONCLUSION
CHAPITRE 3 : DEUXIEME VOL DU MINI-SAOZ A KIRUNA EN MARS 2011
I. INTRODUCTION
II. MODIFICATIONS DU MINI-SAOZ
III. BALISE E-TRACK
IV. BALLON ET CHAINE DE VOL
V. DESCRIPTION DU VOL
VI. RESULTATS TECHNIQUES
A. GPS
B. Erreur de datation
C. Thermique
D. Instabilitรฉs du flux reรงu par les dรฉtecteurs
E. E-Track
F. Conclusion sur le fonctionnement du mini-SAOZ
VII. RESULTATS DE MESURES
VIII. CONCLUSION
CHAPITRE 4 : CONCLUSION
TROISIEME PARTIE : CAMPAGNE TRO-PICO AU BRESIL
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION
CHAPITRE 2 : CONTEXTE DE LA CAMPAGNE TRO-PICO
CHAPITRE 3 : AMELIORATIONS APPORTEES A LA SONDE MINI-SAOZ ET ESSAIS EN LABORATOIRE
CHAPITRE 4 : CHAINES DE VOL ET ORGANISATION OPERATIONNELLE
I. CHAINE DE VOL
II. OPERATIONS
III. DECISION DE VOL
CHAPITRE 5 : PREMIER VOL DU 11 MARS 2012 ET RESULTATS
I. INTRODUCTION
II. CONDITIONS METEOROLOGIQUES
III. DESCRIPTION DU VOL
IV. COMPORTEMENT DE LA SONDE MINI-SAOZ EN VOL
A. Donnรฉes GPS
B. Thermique
C. Courants dโobscuritรฉ
D. Conclusion
V. ANALYSE DES DONNEES
A. Correction des pixels chauds
B. Correction du courant dโobscuritรฉ
VI. INVERSION DES PROFILS VERTICAUX
A. Flux et indice de couleur
B. Ozone
1) Mesures ร la montรฉe
2) Mesures ร lโoccultation
3) Comparaison avec OSIRIS
4) Comparaison avec MLS
5) Conclusion
C. Dioxyde dโazote
1) Mesures ร la montรฉe
2) Mesures ร lโoccultation
D. Oxyde de brome BrO et formaldรฉhyde CH2O
E. Vapeur dโeau
VII. CONCLUSION
CHAPITRE 6 : DEUXIEME VOL DU 16 MARS 2012 ET RESULTATS
I. INTRODUCTION
II. MODIFICATIONS MINI-SAOZ ET CHAINE DE VOL
III. CONDITIONS METEOROLOGIQUES
IV. DESCRIPTION DU VOL
V. COMPORTEMENT DE LA SONDE MINI-SAOZ EN VOL
A. Donnรฉes GPS
B. Thermique
VI. ANALYSE DES DONNEES ET PROFILS VERTICAUX DES ESPECES
A. Flux et indice de couleur
B. Ozone
1) Profils verticaux
2) Comparaison avec OSIRIS
3) Comparaison des deux vols mini-SAOZ
C. Dioxyde dโazote
D. Vapeur dโeau
1) Comparaison avec FLASH-B
2) Comparaison des deux vols mini-SAOZ
VII. CONCLUSION
CHAPITRE 7 : CONCLUSION DES VOLS AUX TROPIQUES
CONCLUSION GENERALE
ANNEXE 1
ANNEXE 2
BIBLIOGRAPHIE
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