BLLAST s'intéresse à la période transitoire de fin d'après-midi de la couche limite atmosphérique, cette couche d'atmosphère qui est en contact direct avec la surface terrestre et dans laquelle la turbulence par frottement dynamique ou par convection thermique(1) joue un rôle prédominant. La fin d'après-midi est une phase du cycle diurne de la basse troposphère encore mal comprise et pour laquelle la couche limite et son évolution sont mal représentées dans les modèles météorologiques. Pourtant, cette transition joue un rôle important, notamment sur le transport et la diffusion de la vapeur d’eau et des composés présents à l’état de traces dans l’atmosphère.
Comment se réalise la décroissance de la turbulence dans les basses couches de l'atmosphère, lorsque le chauffage de la surface par le soleil commence à diminuer ? Comment les échelles des mouvements et des transferts changent-elles ? Quel est l’impact sur le transport des espèces ? Comment représenter correctement ces processus dans les modèles météorologiques ?
Un groupe international travaille sur ces questions, à partir d'observations et de simulations numériques, dans le but d'améliorer la compréhension et la représentation de ces processus turbulents de la fin d'après-midi. Le rôle de l'hétérogénéité des caractéristiques de la surface, de l'entraînement au sommet de la couche limite, des effets radiatifs, de l'advection(1) et des ondes de gravité sera évalué.
Dates et lieux
Une première campagne d'observation se déroulera du 14 juin au 8 juillet 2011, au voisinage de la tour instrumentée du site expérimental de Lannemezan (Hautes Pyrénées) du Laboratoire d'aérologie (Toulouse).
Moyens déployés
Des moyens d'observation complémentaires seront réunis pour cette campagne, de façon à obtenir la description la plus complète possible des processus dynamiques et de la structure verticale de la couche limite, ainsi que de la variabilité spatiale liée aux hétérogénéités de surface. Des mesures continues seront réalisées avec certains instruments (profileurs de vent UHF et sodar, lidar, stations de météorologie et turbulence en surface…) et une importante intensification des mesures sera mise en œuvre pendant la transition de fin d'après-midi au moyen de nombreux autres instruments (avions, drones, ballons captifs et sondages par ballons).
Des surfaces au couvert végétal différent seront instrumentées avec des mâts et ballons captifs pour documenter les caractéristiques de la surface et de la première couche d'air à son contact (humidité su sol, variables météorologiques à plusieurs altitudes mesurées à haute cadence, composantes du rayonnement solaire, divergence du rayonnement, mesures d'aérosols, micrométéorologie).
L'atmosphère sera explorée à différentes altitudes, de 30 m à 4 km, à l’aide d’avions (Piper Aztec français de SAFIRE et Sky Arrow italien de l'Ibimet) et de drones (notamment MASC de l'Université de Tübingen, M2AV de l'Université de Braünschweig et SUMO de l'université de Bergen). La mesure durant ces vols de la température, de l'humidité et du vent à une résolution de quelques mètres permettra de décrire la structure verticale de la turbulence, son intensité et ses échelles.
Un réseau de profileurs de vent permettra de documenter de façon continue la circulation de l’atmosphère à l'échelle du plateau de Lannemezan, tandis que les lidars permettront d'explorer sa teneur en aérosols et sa structure dynamique turbulente.
BLLAST présente un volet de développement instrumental important, avec :
l'utilisation d'une nouvelle sonde turbulente emportée sous ballon captif ;
le test d'un système de « sondages fréquents par récupération des sondes » ;
l'utilisation de drones européens instrumentés, nouveaux ou récents, dans le cadre de l'action COST-ES0802, combinés entre eux et avec des avions de recherche.
Soutiens
La campagne est financée par l'INSU-CNRS (programme LEFE-IDAO), Météo-France, l'Observatoire Midi-Pyrénées (Université de Toulouse) et tous les laboratoires participants. Elle est également soutenue par EUFAR (EUropean Facility for Airborne Research, projets BLLATE1 et BLLATE2) et COST ES0802 (European Cooperation in the field of Scientific and Technical research – ES0802: Unmanned aerial systems (UAS) in atmospheric research).
Partenaires
Une vingtaine de laboratoires sont partenaires, provenant de France, Pays-Bas, Allemagne, Italie, Espagne, Suisse, Norvège, Danemark, Royaume-Uni et États-Unis.
Laboratoires français impliqués
LA/OMP (Toulouse), GAME/CNRM (Toulouse), LPCA (Dunkerque) et LMD /IPSL (Île-de-France)
En météorologie, on appelle convection atmosphérique le mouvement vertical d’une masse d’air généré par une instabilité thermique ; ainsi, une parcelle d’air réchauffée par une surface plus chaude que ces voisines se met en mouvement ascendant du fait de la diminution de sa densité par rapport à l’air alentour. Ce processus crée parfois des nuages que l’on dit alors convectifs. L’advection correspond quant à elle au transport horizontal d’une masse d’air par le vent "moyen".
![Image panoramique de cumulus de beau temps, typiques d'une belle couche limite convective, objet de ces recherches. © BLLAST, Solène Derrien[...]](/sites/institut_insu/files/styles/top_left/public/gallery_image/couche-limite.jpg?itok=eZsUqoBI "Image panoramique de cumulus de beau temps, typiques d'une belle couche limite convective, objet de ces recherches. © BLLAST, Solène Derrien[...]")
