EUREC4A
La mission de l'ATR42 de Safire
L'avion de Safire effectue une série de passes (legs) à basse altitude à l'intérieur de la couche sous-nuageuse et à l'intérieur de la couche nuageuse, en particulier juste au-dessus de la base des nuages (environ 1 km). Les legs mesurent environ 100 km de long et sont espacés d'environ 20 km. Ils permettent d'échantillonner le champ nuageux dans la zone définie par les cercles parcourus par l'avion allemand HALO. Une particularité de l'instrumentation de l'avion consiste en des des lidars et radars à pointage latéral et vertical qui sondent l'atmosphère horizontalement et verticalement, dans le but de mesurer la fraction nuageuse à la base des nuages. Les legs sous le niveau des nuages visent à caractériser :
- les structures de turbulence à l'intérieur de la couche de sous-nuages, à la fois par vent traversier et le long de l'aile,
- les propriétés thermodynamiques de la couche de sous-nuages,
- la température à la surface de la mer
- et les flux radiatifs.
Compte tenu de la vitesse moyenne de l'avion en mesure (environ 100 m / s) et de l'autonomie attendue en fonction de la la charge utile, l'ATR-42 effectue deux vols de quatre heures par jour pendant la période neuf heures où volera le HALO.
EUREC4A, trois ans après ...
26 janvier : premier vol scientifique
Avec seulement 6 jours de retard sur le prévisionnel le plus optimiste, alors que le chantier de transformation a débuté avec 2 mois après la date prévue, alors que l'avion en est sorti avec plus de 20 jours de retard, l'ATR a effectué son premier vol scientifique à La Barbade. Une étape décisive avait été franchie le jeudi 23 janvier avec la réussite du vol de test EMI, dernier maillon d'une série de vérifications visant à établir que l'instrumentation scientifique embarquée ne perturbe pas le bon fonctionnement des systèmes de l'avion qui est donc désormais à la disposition de l'expérience EUREC4A.
Les jours précédents, l'équipe Safire et les scientifiques des laboratoires participants avaient travaillé d'arrache-pied pour éliminer les pannes et défauts constatés, de façon inévitable suite à une intégration, d'autant plus si celle-ci est inédite et certains instruments étant restés stockés depuis l'automne.
Un voyage inédit, minutieusment préparé sur un parcours historique
Pour en arriver là, une longue préparation a été nécessaire depuis plus d'un an, à Francazal comme dans les laboratoires. La mise en opérations à La Barbade a été le point d'orgue de cette préparation : conteneur enfin livré, matériel mis en place ... Après une étape forcée à Cayenne, l'obligeant à passer une nuit en Guyane, le laboratoire volant est arrivé à l'aéroport de Bridgetown dimanche 19 janvier à 12h40 pour participer à la mission scientifique EUREC4A. On n'attendait plus que lui, l'ATR42 avait la veille décollé de Fortaleza pour Bridgetown en un peu plus de 8h30, aux limites de son autonomie. Des vents contraires plus forts que prévu en ont décidé autrement et l'équipage a du poser l'avion pour refaire le plein. Le jeudi 16, l'équipage de Safire avait conduit l'ATR42 jusqu'en Amérique du Sud. C'est au terme de 8h de vol que l'avion s'était posé à Fortaleza, au Brésil, après avoir décollé de Prahia (Cap Vert). Les étapes précédentes avaient été Ténérife-Prahia (Iles du Cap Vert) en 4h15 le 15 janvier, et le 14 janvier Toulouse - Ténérife en 6h45.
L'avion a été spécialement préparé pour un vol d'une durée inhabituellement longue, sur les traces des pionniers de l'Aéropostale. Son équipage est composé de deux pilotes et un mécanicien.
A Bridgetown, une équipe de cinq personnes présente depuis plusieurs jours préparait tout pour qu'à l'arrivée de l'avion, l'intégration des instruments scientifiques mais aussi des équipements de bord (fauteuils cabine, postes de travail, canot de survie supplémentaire ...), déjà parvenus par fret aérien et conteneur maritime, se fasse sous les meilleurs délais en vue de la réalisation du premier vols scientifique, dès que possible. C'est ce travail qu a démarré dès le 19/01 après-midi avec la remise en état de la cabine.
Quelques éléments
La campagne EUREC4A est financée par l'ERC avec la participation du Cnes. De nombreux autres moyens d’observations sont impliqués : des aéronefs, avec le biréacteur HALO opéré par le DLR et le Twin-Otter du BAS, l'Orion-WP3D de la NOAA (projet US "ATOMIC" concomitant à EUREC4A), ou encore des drones Boreal, mais également des bateaux avec par exemple l’Atalante de la Flotte océanique française, ainsi que des stations au sol.
Dans le cadre de ce projet, l’équipe de l’ATR42 de SAFIRE apprécie le soutien :
- du gouvernement barbadien et de ses services notamment le CAA (aviation civile)
- du RSS (Regional Security Service - hôte de l'ATR42 de Safire),
- du CIMH (Caribbean Institute For Météorology and Hydrology),
- du Consulat de France.
Voir ici le communiqué de presse du CNRS
PI / Contact:
Sandrine Bony (LMD), Julien Delanoë (LATMOS) and Cyrille Flamant (LATMOS)
Instruments
Thermodynamics and turbulence: |
Temperature, pressure and wind will be measured at high frequency. Humidity will be measured both by a Licor-7500 sensor (2-3 Hz) and by two KH-20 sensors (10 Hz). These measurements will make it possible to characterize the turbulent structure of the subcloud-layer. (SAFIRE, CNRM/TRAMM, PI: Marie Lothon, LA ) |
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Microphysics: | The aerosol and droplet size distributions will be characterized by UHSAS (60 nm to 1μm), FSSP 300 (0.3 to 20 μm), CDP/FCDP (2-50 μm) and 2D-S (10-1280 μm) measurement probes. The total and liquid water content will be directly measured by two instruments (a Nevzorov for the total water content and a LWC300), and indirectly calculated from droplet size distributions. (SAFIRE, CNRM/TRAMM, PI: Alfons Schwarzenboeck, LAMP) |
RASTA Radar: | Upward and downward looking 95 GHz Doppler pulsed cloud radar with four antennas (three above the aircraft and one below the aircraft) for the characterization of cloud microphysics and dynamics. The system allows us to retrieve the 3D wind above the aircraft, to detect updrafts, downdrafts and the presence of precipitation. (PI: Julien Delanoë, LATMOS) |
BASTA Radar: | Side looking bistatic FMCW 95 GHz Doppler cloud radar will derive the cloud fraction at the altitude of the aircraft and (depending on flight plans) the vertical cloud mask. Additional cloud properties will be retrieved, such as liquid water content. BASTA and AliAS will team up to make the most of the radar-lidar synergy, combining the high sensitivity of the lidar and the capability of penetrating optically thick clouds of the radar (lidar more sensitive to the concentration of the hydrometeors and radar to the particle size). (PI: Julien Delanoë, LATMOS) |
AliAS Lidar: | Lightweight eye-safe backscatter lidar operating at 355 nm and detecting parallel and perpendicular polarization. The system will be deployed in sidewards looking mode to monitor the aerosol and hydrometeor distributions and dispersions in the lower troposphere with an along the line of sight resolution of 30 m and full overlap beyond 200 m. AliAS will allow detecting clouds up to 10 km. The across line of sight resolution will depend on the sampling strategy. (PI: Patrick Chazette, LSCE) |
CLIMAT CE332: | Three channel downward staring measurements of infrared irradiance at 8.7, 10.8, and 12.0 μm to measure sea-surface temperature. (SAFIRE, CNRM/TRAMM, PI: Gérard Brogniez, LOA) |
Pyrgeometer and Pyranometer: | Hemispheric broadband upwelling and downwelling longwav (4.5 µm– 42 µm) and shortwave (200 nm – 3600 nm) radiative fluxes. (SAFIRE, CNRM/TRAMM, PI: Gérard Brogniez, LOA) |
Camera VIS | A high-resolution VIS-camera (Prosilica GT 1930) VIS-camera installed and looking through one of the aircraft window, next to the horizontally-looking lidar and radar. This camera will be used to characterize the environment of lidar/radar measurements, and to reconstruct the vertical structure of the cloud side surface by stereography. (PI: Céline Cornet, LOA) |
Picarro: | Cavity Ring-down laser spectrometric measurements of the stable water isotopic composition will made on-board the aircraft using a custom-made flight Picarro L2130. It will measure the isotopic ratios of Oxygen-18 and Deuterium. (PI: Aemisegger Franziska, ETH) |