Centre for
Atmospheric Science
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Une importante campagne européenne de mesures en Arctique, EASOE (pour European Arctic Stratospheric Ozone Experiment en anglais) fut organisée afin d'étudier les régions polaires durant l'hiver 1991/92. Beaucoup de progrès et d'informations en furent retirés, mais de nombreuses questions demeurerent sans réponse:
Même si les CFC et les composés contenant du brome connus pour détruire l'ozone au-dessus des pôles sont fortement impliqués aussi aux latitudes moyennes, de nombreuses incertitudes demeurent.
En 1994 et 1995, la communauté scientifique européenne organisa la campagne de mesures appelée SESAME (pour Second European Stratospheric Arctic and Mid-latitude Experiment en anglais). Les scientifiques étudièrent alors les processus se déroulant à la fois aux hautes et moyennes latitudes et étudiait comment ceux-ci étaient reliés. Au même moment, une campagne de mesures menée par les Etats-Unis évaluait les processus similaires dans l'hémisphère Sud.
La dernière campagne européenne en date s'appelle THESEO (pour THird European Stratospheric Experiment on Ozone en anglais) et se déroule entre 1997 et 1999. Des scientifiques de nombreux pays d'Europe et dont quelques-uns sont affiliés à l'Université de Cambridge, collaborent sur un large champ d'études pour déterminer les processus responsables de la diminution de l'ozone dans la basse stratosphère aux moyennes latitudes de l'hémisphère Nord.
Vouz pouvez visiter le site Internet de l'office européen de coordination des recherches sur l'ozone (European Ozone Research Coordinating Unit) pour avoir de plus amples informations sur la campagne THESEO. Ainsi, vous pourrez accéder au programme de la campagne de mesures, des expériences aéroportées prévues, des publications dans la presse, ainsi qu'au dernier rapport par le Comité Britannique "Stratospheric Ozone Review Group".
La plupart des travaux de recherche conduits au "Centre for Atmospheric Science" impliquent divers modèles informatiques de l'atmosphère. Ces modèles déplacent (ou advectent) les espèces chimiques autour du globe terrestre en utilisant des données mesurées ou prévues des caractéristiques météorologiques - vents, températures et pressions atmosphériques. La vitesse de nombreuses réactions chimiques dépend de la température, de la pression, et dans le cas de processus de photodissociation, de la position relative du Soleil dans le ciel. A chaque pas de calcul du modèle, le code informatique tente de prédire les changements chimiques qui se déroulent en résolvant les équations représentant chaque réaction chimique.
Le schéma ci-dessous donne une première idée des différentes composantes des modèles informatiques et de la séquence d'enchaînement lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur. De tels modèles peuvent être et sont souvent très complexes et nécessitent le travail de nombreuses personnes et années de développement.
Différentes classes de modèles sont utilisées. A savoir :
Les modèles de boîte ne considèrent qu'un seul point de l'atmosphère. Ces modèles sont relativement économiques à développer et peuvent être exécutés sur PC ou station de travail. L'avantage de ces modèles est que le système très complexe des réactions chimiques peut y être inclus car l'évolution de la chimie n'est calculée qu'en un seul point. Ceci est très utile afin de comparer des simulations issues de modèles avec des mesures pour des cas donnés et pour developper des schémas chimiques plus simples et utilisables dans des modèles multi-dimensionnels.Les modèles de trajectoire représentent l'étape suivante par rapport aux modèles de boîte. Schématiquement, un modèle de trajectoire est un modèle de boîte "qui bouge". La trajectoire d'un point (ou de plusieurs) de l'atmosphère est calculée à partir de champs de vent connus. La chimie est alors calculée pour tous les points le long du chemin emprunté par la particule d'air. Ce type de modèles est très utile pour connaître les propriétés chimiques de l'air atteignant les stations de mesures au sol. En exécutant le modèle pour de très nombreuses trajectoires, il est également possible d'avoir un aperçu de la vision tri-dimensionnelle de la chimie dans l'atmosphère.
Les modèles tri-dimensionnels utilisent la technique traditionnelle de simulation de l'atmosphère par décomposition de cette dernière en une grille de points de latitudes et longitudes données et en niveaux verticaux (surfaces d'égales températures potentielles ou pressions). De tels modèles ont une représentation réalistique des mouvements ou de la météorologie de l'air tout comme des autres processus tels que les nuages, le rayonnement solaire, etc. En fait, vous pouvez imaginer un modèle tri-dimensionnel (ou 3D) comme une grille de modèles de boîte où l'air se déplace à travers les boîtes. Quand beaucoup de points sont pris en compte, il devient alors impossible de prendre en compte les schémas complexes de chimie que l'on trouve dans les modèles de boîte, car cela entraînerait des coûts informatiques prohibitifs. A l'heure actuelle, ces modèles 3D de l'atmosphère requièrent les calculateurs les plus puissants disponibles sur le marché. Ainsi au Royaume-Uni, nous utilisons les super-calculateurs des gammes Cray et Fujitsu qui sont physiquement installés au Rutherford Appleton Laboratory à Oxford.
Les diagrammes suivants permettent de comparer les résultats du modèle TOMCAT (en points de grille) avec les mesures satellitales TOMS pour le début du printemps austral en Antarctique - campagne ASHOE. TOMCAT fut utilisé avec une résolution d'approximativement 5 degrés par 5 degrés. D'autres études ont depuis utilisé des résolutions plus hautes.
Le principe de l'instrument satellital TOMS repose sur la mesure de la rétro-diffusion de la lumière solaire; donc, pendant l'hiver en Antarctique, les mesures tendent à être rares et dispersées. Ces données proviennent du satellite METEOR-3. D'autres informations sur TOMS sont disponibles en cliquant ici.
| Comparaisons entre les résultats d'un modèle et des mesures satellitales réelles | ||
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| jour 20 (11 septembre 1994) | jour 40 (1er octobre 1994) | jour 56 (17 octobre 1994) |
La colonne d'ozone simulée par le modèle est très similaire à celle observée par l'instrument satellital. Au-dessus du continent antarctique, on observe de faibles contenus en ozone, où a eu lieu la destruction chimique. Autour du tourbillon polaire, entre 30S et 60S de latitude, les contenus en ozone sont beaucoup plus importants. Ces fortes valeurs résultent du transport de l'ozone depuis la région de production de l'ozone aux tropiques.
Si vous souhaitez trouver d'autres liens avec des pages Internet (en anglais) relatives à l'ozone, alors essayez notre page "Ozone Data".
Si vous désirez en apprendre davantage à propos du "Centre for Atmospheric Science" (diplômes proposés, postes à pourvoir, programmes actuels de recherche), alors reportez-vous à notre page d'acceuil.
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Centre for Atmospheric Science, Université de Cambridge, Royaume-Uni.
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Dr. Glenn Carver.
Le concept originel et le graphisme sont d'Owen Garrett.
Traduction française : Dr. Hubert Teyssèdre & Dr. Marielle Guirlet.
