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« Renifle » et fait un tour (à vélo)

Research Topic Chapter
News flash intro
Surveiller la composition de la troposphère, la couche de l'atmosphère dans laquelle nous vivons, est un sujet clé de l'observation de la Terre depuis l'espace. Les scientifiques de l’IASB sont très impliqués dans le traitement des données de TROPOMI, seul instrument à bord du satellite Sentinel-5P, dernière initiative de l'ESA dans ce domaine. Mais les mesures en orbite ne peuvent être interprétées de manière fiable que si elles sont validées par des mesures au sol. Des réseaux de validation basés sur des instruments de Spectroscopie d’Absorption Optique Différentielle (DOAS) sont mis en place à cet effet dans le monde entier. Alors, pourquoi ne pas attacher un instrument DOAS à l’arrière de votre vélo et «renifler» l’air en roulant?
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TROPOMI

TROPOMI est un instrument néerlandais embarqué à bord du satellite Sentinel-5 Precursor de l'ESA (fig.2) qui a été mis en orbite en octobre 2017. Son objectif principal est de localiser la pollution et d'en surveiller la composition. L’IASB est impliqué dans le traitement des données de l'instrument TROPOMI, et en particulier dans le développement et la validation des algorithmes de dioxyde de soufre, (SO2), de formaldéhyde (HCHO) et d'ozone (O3).

Parallèlement au vol de TROPOMI, l’ESA a organisé la campagne CINDI-2 pour tester et comparer un large éventail d’instruments de type MAX-DOAS (Multi Axis DOAS) et d’autres instruments de type DOAS. Dans une prochaine étape, le projet ESA FRM4DOAS a mis en place un système opérationnel pour traiter les données MAX-DOAS du NDACC (réseau de détection des changements de composition atmosphérique) en vue de la validation des produits Sentinel-5P.

L’IASB est impliqué dans son propre MAX-DOAS mais utilise également un DOAS mobile exploité à partir d'une voiture. Ce que vous pouvez mesurer depuis une voiture, vous pouvez aussi mesurer depuis un vélo. L'expérience Bike-DOAS est née de ce raisonnement simple.

Bike-DOAS

Dans un MAX-DOAS fixe, un mécanisme de balayage est utilisé pour permettre des mesures d'absorption différentielle.  Un DOAS mobile est par définition plus petit et plus léger, et n’a pas de scanner. Il enregistre la lumière dispersée à partir de deux directions : zénith et 30° au-dessus de l’horizon. Il est particulièrement adapté pour mesurer la composition chimique (par exemple NO2) de la basse troposphère.

  • La division Ingénierie mécanique de l’IASB a conçu et fabriqué une structure mécanique contenant:
  • le spectromètre, ainsi qu'un micro-ordinateur
  • un GPS pour la géolocalisation des données mesurées
  • une optique d’entrée
  • une batterie (fig.3)

La conception est très robuste, supporte les chocs et les vibrations, et est utilisable dans différentes conditions météorologiques. Le matériau principal est l'aluminium, traité en surface et revêtu pour une meilleure résistance à la corrosion. Néanmoins, la boîte est munie d’un obturateur manuel qui permet au cycliste de fermer le spectromètre et de protéger l’optique d’entrée en cas de pluie.

Le boitier du  Bike-DOAS se monte facilement et en toute sécurité sur le porte-bagage de n’importe quel vélo (fig.4). Un simple bouton de commande est installé sur le boîtier, permettant d’allumer et d’extraire l’instrument à tout moment.

L’ordinateur du Bike-DOAS est accessible à distance via une tablette ou un smartphone, ce qui permet à l’opérateur de suivre les mesures et la santé de l’instrument.

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Figure 2 caption (legend)
Sentinel 5P – TROPOMI satellite © ESA
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Figure 3 dessin technique de Bike-DOAS (extérieur et intérieur)
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Figure 4 caption (legend)
Figure 4 Bike-DOAS installé sur un des vélo pliant de l’IASB