CARIBIC (Civil Aircraft for the Regular
Investigation of the atmosphere
Based on an Instrument Container)
est un système de mesures de pointe permettant d’obtenir des données sur la composition de l’atmosphère. Tous les gaz à effet de serre, un grand nombre de gaz réactifs, ainsi que les particules atmosphériques sont mesurés par ce système. Onze instituts réputés de six pays d’Europe participent à ce projet.
Pour ce projet, LUFTHANSA a mis à disposition un de ses nouveaux avions longs courriers, un AIRBUS A340-600 .Cela permet à CARIBIC de collecter des données au dessus de régions lointaines, par exemple entre Sao Paulo et Santiago. Grâce à des vols mensuels au départ de Francfort, de nombreuses régions intéressantes pour les sciences de l’atmosphère peuvent être ainsi échantillonnées. Mesurer tout en volant !
L’orifice d’entrée des gaz et des particules atmosphériques est une véritable oeuvre de technologie de pointe qui remplit à la fois les critères requis par la science et par l’aviation. Mesurer la concentration des gaz traces de l’atmosphère ainsi que des particules est un exercice difficile. Ainsi le système doit il être stable et optimisé pour l’aérodynamique de l’appareil. La section supérieure visible ici est située à l’intérieur de l’avion.
Installation : A l’intérieur de l’avion, un système de tubes conduit l’air extérieur vers les équipements scientifiques. L’installation du système CARIBIC a duré 12 jours et s’est conclu par un vol test. En utilisant adroitement la période au sol qui a été nécessaire pour installer l’internet (LH Flynet) et le réseau sans fil LAN dans l’A340-600, il n’y a pas eu besoin d’immobiliser plus longtemps l’avion au sol.
En vitesse croisière, le système d’entrée d’air se déplace à la vitesse d’environ 250 m/s. L’échantillonnage de particules à cette grande vitesse est un véritable challenge. Cet orifice d’entrée est constitué de 3 parties séparées offrant un total de 4 entrées. Il y’a aussi trois télescopes optiques miniatures utilisés pour l’analyse du spectre solaire. Une caméra vidéo permet d’étudier les nuages. Une fois mesuré, l’air est rejeté à l’extérieur par un orifice de sortie.
Tout l’équipement scientifique est installé dans un containeur (largeur 3.2m). Quinze instruments, contrôlés par un ordinateur central, analysent en continu l’air et les particules de l’atmosphère. De plus, 28 échantillons d’air sont collectés en vol et analysés ultérieurement au laboratoire pour d’autres composés. Ce containeur, qui est le fruit d’années de travail en recherche et technologie, vole maintenant régulièrement, en moyenne une ou deux fois par mois.
Pourquoi CARIBIC ? Les changements de la composition atmosphérique induisent des changements du climat. On peut regarder l’atmosphère comme un immense réservoir où se déroulent des réactions chimiques complexes. Chaque année, des milliards de tonnes de particules et de gaz polluants, émis naturellement ou par les activités humaines, sont injectés dans l’atmosphère. Une fois dans l’atmosphère, les gaz sont transportés, dilués et peuvent subir des centaines de réactions chimiques. Souvent, on observe aussi la formation de nouvelles particules, qui influencent la formation des nuages et aussi le bilan radiatif terrestre. Heureusement, en présence de rayonnement ultra-violet, l’atmosphère se « nettoie » elle-même et un équilibre complexe entre pollution et nettoyage s’établit. Les scientifiques travaillant sur la compréhension de ces processus complexes ont besoin d’observations. Ils ont besoin de données détaillées, couvrant tout le globe, et qui permettent d’observer des changements aux différentes échelles de temps (journée, saison, année). CARIBIC est un système vraiment unique permettant d’obtenir de telles données à partir d’avions de ligne.
CARIBIC CARIBIC principaux participants:

Prof. Dr. Dr. hc. mult. Paul Crutzen, MPI Mainz – Conseiller scientifique
Prof. Dr. Jos Lelieveld, MPI Mainz – Capacité oxydante de l’atmosphère
Prof. Dr. Andreas Macke and Dr. Markus Hermann, TROPOS Leipzig - Distributions des aérosols
Prof. Dr. Johannes Orphal and Dr. Andreas Zahn, IMK FZ Karlsruhe – Climatologies de la vapeur d’eau et de l’ozone, gaz réactifs à court temps de vie
Prof. Dr. Markus Rapp and Dr. Hans Schlager, Dr. Helmut Ziereis, DLR Oberpfaffenhofen – Bilan des oxydes d’azote et émissions des avions
Prof. Dr. Ulrich Platt, Dr. Lara Penth, University of Heidelberg – Mesures optiques, télédétection
Dr. David Oram, University of East Anglia, Norwich – Composés halocarbonés
Prof. Dr. Bengt Martinsson, University of Lund – Propriétés de l’aérosol
Prof. Dr. Markus Leuenberger, University of Bern –Mesures très précises d’oxygène
Dr. Ralf Ebinghaus, GKSS Geesthacht – Cycle du mercure atmosphérique
Dr. Philippe Ciais, LSCE-CEA, Paris – Cycle du dioxyde de carbone
Dr. Peter van Velthoven, KNMI, Pays-Bas - Météorologie
Dr. Jonathan Williams, MPI Mainz – Chimie des hydrocarbures –
Les ingénieurs Lufthansa et les scientifiques de l’atmosphère ont travaillé étroitement ensemble pour créer cette nouvelle plate-forme permettant de sonder en détail l’atmosphère terrestre sur de grandes distances et ce pour les années à venir. Grâce à cette excellente coopération, CARIBIC permet d’observer les changements de la composition atmosphérique.
CARIBIC a été présenté en décembre 2004 quand Mr. Trittin, ministre allemand de l’environnement, a utilisé l’A340-600 CARIBIC pour aller à un sommet sur le climat à Buenos Aires. Le changement climatique est un véritable défi pour l’humanité. Comprendre la chimie, la physique et la composition de notre atmosphère est un challenge à la fois scientifique et technologique.
A titre d’illustration, la figure ci-dessous montre “l’origine de l’air” tel qu’il a été observé par l’avion lors d’un vol Francfort -Buenos Aires. En quittant l’Europe, l’avion CARIBIC “voit” de l’air qui a été transporté en 5 jours depuis l’Océan Pacifique. Au dessus de l’Espagne, un système de basse pression provoque un mélange complexe des masses d’air. Il faut noter que si l’air à 11 km d’altitude est généralement plus propre qu’en surface, il peut toutefois être influencé par les polluants émis au dessus des continents. Ainsi, quand une masse d’air est en contact avec la surface de la terre, elle peut se charger en pollution. En zone de forte convection, l’air peut rapidement être transporté de la surface jusqu’à 11 km d’altitude. Dans les tropiques, l’air a été transporté, en 5 jours, sur de plus faibles distances. Par convection, de l’air provenant de la surface de l’océan a pu être observé en altitude (en vert sur la figure). Sous l’action de rayonnements solaires intenses, cet air est relativement propre, étant “nettoyé” par un processus naturel, processus que nous souhaitons étudier en détail. Toutefois, on peut aussi observer de la pollution (par exemple provenant des grands feux de forêts) qui peut être transportée à travers tout le globe. En approchant de Buenos Aires, on observe un courant jet de l’ouest plus faible (ce vol se déroulait en décembre, mois d’été à Buenos Aires). La couleur rouge foncé indique la présence d’air stratosphérique. Grâce à de vols comme celui-ci, l’équipe CARIBIC dispose de milliers de données sur la composition de l’air. Pour plus d’informations, merci de consulter www.caribic-atmospheric.com
Traduction / version: Valérie Gros
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (L.S.C.E.)
Orme des Merisiers, Bat. 701, 91 191 Gif sur Yvette Cedex, France