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Hibiscus : première campagne ballons pour le CNES en 2004

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Fort de sa compétence et de sa maîtrise en conception, réalisation et mise en œuvre des ballons stratosphériques longue durée, le CNES les met une fois de plus à la disposition de la communauté scientifique.

Ballon sonde, Crédit CENES

Dans le cadre de la campagne HIBISCUS, de fin janvier à fin mars 2004 à Bauru au Brésil, ces véhicules très particuliers permettront d'obtenir, pendant plusieurs semaines, des mesures in situ à l'altitude de la tropopause(1) et dans la stratosphère. Le CNES organise la campagne tant au niveau logistique que gestion et suivi des vols ballons, il a également financé et défini les travaux d'aménagement de la base de Bauru. Cette campagne s'inscrit dans le projet européen HIBISCUS retenu par le 5e PCRD.

La communauté scientifique, tout comme le grand public, reconnaissent aujourd'hui l'importance d'un programme de recherche sur les mécanismes de transport et de chimie de l'ozone. Il est maintenant établi que les constituants qui contrôlent ces phénomèmes, comme la vapeur d'eau dans la stratosphère, se trouvent aux tropiques où les cellules convectives ont pour effet de transporter rapidement l'air des basses couches vers les couches supérieures, par un mécanisme encore mal connu.

Or, les nuages et l'absorption atmosphérique limitent les observations chimiques et météorologiques depuis les satellites ; c'est pourquoi la technologie ballon, développée par le CNES depuis le début des années 60, est un atout considérable, largement reconnu par la communauté scientifique internationale, et fréquemment utilisé pour compléter les mesures dans la tranche 15 à 30 kms.

La campagne HIBISCUS est organisée à Bauru par le CNES, le Service d'Aéronomie (IPSL CNRS) et l'Institut brésilien de Recherches en Météorologie (IPMET) dans le cadre d'un accord de coopération scientifique pluriannuel entre le CNRS et l'Université d'Etat de Sao Paolo (UNESP).

L'utilisation des ballons du CNES, qui emportent plusieurs appareils de mesure automatiques dans leurs nacelles, permettra aux scientifiques de réaliser des observations détaillées :

- de la dynamique, de la physique et de la chimie dans la zone haute troposphère / basse stratosphère,

- de chimie et de physique de l'atmosphère dans la troposphère en situation de convection forte.

Le CNES prend en charge l'organisation de la campagne, tant au niveau logistique que gestion et suivi des vols ballons ; il a également financé et défini les travaux d'aménagement de la base de Bauru.

Au total 16 vols sont prévus :

- six vols de ballons stratosphériques ouverts standard (BSO) ; deux BSO de 10 000 m3 voleront autour de 32 kms, avec une charge utile(2) d'environ 60 kg, et quatre BSO de 3 000 m3 voleront autour de 22 kms avec une charge utile d'environ 100 kg, et ceci pendant quelques heures ;

- quatre vols de montgolfières infra-rouge (MIR), ballon à air chaud composé d'une enveloppe supérieure en Mylar qui permet de capter le rayonnement infra-rouge du sol et des nuages, emporteront une charge utile de 60 kg ; l'altitude d'équilibre de la MIR varie de 18 à 22 kms la nuit et de 26 à 27 kms le jour ; le record de durée de vol d'une MIR CNES acquis en avril 2001 est de 71 jours, soit deux tours du monde ;

- six vols de ballons sphériques surpressurisés (BP) ; trois d'entre eux de 8,5 m de diamètre voleront autour de 18 kms avec une charge utile de 18 kg, et trois autres BP de 10 m de diamètre voleront autour de 20 kms avec une charge utile de 25 kg.

En parallèle de la campagne HIBISCUS, se déroulent au Brésil d'une part la campagne du programme européen TROCCINOX qui utilise d'autres moyens tels que les avions Falcon du DLR et le M-55 Geophysica stratosphérique russe et, d'autre part, la campagne du programme brésilien TROCCIBRAS avec des mesures radars, des sondages atmosphériques et des avions Bandeirante. Toutes ces mesures seront corrélées avec celles effectuées grâce aux ballons du CNES.

Le projet européen HIBISCUS, co-financé par le CNES, apparaît comme un projet précurseur dans la perspective des travaux prévus en chimie de l'atmosphère dans le cadre du 5ème PCRD. Ceci justifie l'effort important mené sur l'étude de la zone haute troposphère/basse stratosphère à basse et moyenne latitudes.

Notes :

(1) la tropopause est la surface de séparation entre la trosposphère (couche de l'atmosphère la plus proche de la Terre, 6 kms d'épaisseur au pôle, environ 17 kms à l'Equateur) et la stratosphère ; c'est une zone où le gradient de température s'inverse : la température grimpe à cause de la couche d'ozone alors qu'elle chutait en-dessous.

(2) la charge utile d'un ballon stratosphérique comprend la nacelle, les instruments scientifiques ainsi que les moyens permettant de faire voler le ballon et de rester en contact avec lui.

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