Validation des mesures de SPIRIT

Durant DACCIWA, la présence de bouteilles étalons a permis d’étalonner l’instrument SPIRIT et donc de valider les mesures de CO, CH₄ et NO₂ faites pendant les vols. Pour cela, nous avions accès à deux bouteilles standard ICOS (the European Integrated Carbon Observation System) pour CO et CH₄ et une bouteille étalon fournie par le British Antarctic

Survey (BAS) pour NO₂ et CH₄. L’un des avantages de la campagne DACCIWA était le retour au même aéroport après chaque vol. Cela a permis d’emmener des bouteilles témoins (« target ») de CO et CH₄ utilisées pour vérifier l’état de fonctionnement correct de SPIRIT avant et après la plupart des vols et ainsi avoir confiance dans les mesures. Ces bouteilles ont été remplies en amont de la campagne, en prélevant de l’air ambiant du LPC2E. Les concentrations au sein de ces bouteilles correspondent donc à un air pollué et non pas à un standard atmosphérique. Les résultats des mesures de CO avec ces bouteilles sont donnés dans le tableau 4.3.

CO avant vol ±1‡ CO après vol ±1‡ CO

29-juin 478,5 ± 0,7 ppbv 477,6 ± 0,8 ppbv 0,9 ppbv 30-juin 479,1 ± 0,6 ppbv 482,9 ± 0,6 ppbv 3,8 ppbv 01-juil 478,8 ± 0,7 ppbv - -05-juil 462,6 ± 4,6 ppbv - -* 06-juil 474 ± 0,7 ppbv 471 ± 0,8 ppbv 3 ppbv 07-juil 481,6 ± 0,7 ppbv 480 ± 0,8 ppbv 1,6 ppbv 08-juil 475,4 ± 0,6 ppbv 480,7 ± 0,5 ppbv 5,3 ppbv 10-juil 482,1 ± 0,5 ppbv 481,3 ± 0,6 ppbv 0,8 ppbv 11-juil 477,9 ± 0,6 ppbv 479,7 ± 0,7 ppbv 1,8 ppbv 12-juil 481,2 ± 0,7 ppbv - -13-juil 484,5 ± 1,1 ppbv 475,2 ± 0,7 ppbv 9,3 ppbv* 14-juil 479,4 ± 0,5 ppbv -

-Moyenne avant 479,3 ppbv Moyenne après 478,6 ppbv 0,7 ppbv

Moyenne CO 478,6 ± 3,8 ppbv

Tableau 4.3 — Mesures par SPIRIT des concentrations en CO d’une bouteille target avant et après chaque vol. Les * désignent les mesures peu fiables.

Dans ce tableau, pour chaque jour sont fournies les mesures du CO à ± 1‡, les moyennes avant et après le vol ainsi que les écarts entre les mesures. Les mesures suivies d’un asté-risque sont des mesures qui ne sont pas considérées comme fiables (par exemple, mesures trop tôt durant la stabilisation thermique de l’instrument ou trop courtes). Après certains atterrissages, il n’a pas été possible de faire des mesures au sol avec les bouteilles target, dû à l’impossibilité de l’accès à l’avion (maintenance, remplissage des réservoirs de carburant, ...), ce qui explique l’absence de données. La moyenne de CO est aussi calculée pour tous les vols en excluant les mesures peu fiables. Ainsi, la plupart des vols de la campagne sont validés par ces bouteilles. Il reste néanmoins que les conditions de la campagne étaient extrêmes

(température pouvant atteindre 45¶C à l’intérieur de la cabine) et l’écart entre les mesures avant et après vol est donc à nuancer vis-à-vis de la valeur donnée dans le tableau 2.2dans des conditions plus standards.

D’autre part, la figure4.8montre la comparaison entre les mesures de CO par SPIRIT et la valeur de l’étalon ICOS pour des mesures avant et après le vol du 7 juillet et uniquement avant le vol du 11 juillet. Dans tous les cas, les mesures montrent un excellent accord avec la valeur de l’étalon, à 0,9 ppbv près au maximum alors que l’incertitude totale sur SPIRIT est de 4,7 ppbv.

Figure 4.8 — Résultats des mesures de CO avec SPIRIT (en bleu) comparées à la bouteille étalon ICOS (en rouge) avant et après le vol le 7 juillet et avant le vol le 11 juillet.

Le même exercice de comparaison entre les mesures SPIRIT et des bouteilles a été effectué pour CH₄. Les résultats de la comparaison avec les bouteilles « target » sont synthétisés dans le tableau4.4. L’écart entre les mesures avant et après le vol est dans la gamme de l’incertitude totale donnée dans le tableau 2.2, soit 27 ppbv, pour 6 vols. Lorsque cet écart est dépassé ou lorsque la différence avec la valeur moyenne est supérieure à cette valeur, les résultats des mesures de CH₄ par SPIRIT seront sujets à caution (annotés par un astérisque dans le tableau).

Des comparaisons avec les bouteilles étalons ICOS et BAS pour CH₄ ont également été réalisées les 6 et 7 juillet (figure 4.9). On note un excellent accord à moins de 7 ppbv près pour la bouteille ICOS et moins de 3 ppbv pour la bouteille BAS, montrant le fonctionnement correct de SPIRIT au sol.

CH₄ avant vol ±1‡ CH₄ après vol ±1‡ CH₄ 29-juin 2405,9 ± 9,2 ppbv 2415,1 ± 7,4 ppbv 9,2 ppbv 30-juin 2417 ± 4,5 ppbv 2410 ± 7,3 ppbv 7 ppbv 01-juil 2421 ± 8,1 ppbv - -05-juil 2562,6 ± 6,9 ppbv - -* 06-juil 2413,2 ± 8,4 ppbv 2328,4 ± 8,7 ppbv 84,8 ppbv* 07-juil 2383,7 ± 7,8 ppbv 2363,5 ± 8,5 ppbv 20,2 ppbv 08-juil 2404,5 ± 4,4 ppbv 2402 ± 6 ppbv 2,5 ppbv 10-juil 2388,4 ± 7,2 ppbv 2409,1 ± 8,8 ppbv 20,7 ppbv 11-juil 2380,5 ± 6,5 ppbv 2409,8 ± 7,8 ppbv 29,3 ppbv* 12-juil 2470 ± 5,3 ppbv - -* 13-juil 2463,2 ± 8,5 ppbv 2401,3 ± 8,1 ppbv 61,9 ppbv* 14-juil 2395,6 ± 8,5 ppbv -

-Moyenne avant 2401,1 ppbv Moyenne après 2401,5 ppbv 0,4 ppbv

Moyenne CH₄ 2401,3 ± 25,6 ppbv

Tableau 4.4 — Idem au tableau4.3mais pour CH₄.

de NO₂ par SPIRIT (figure 4.10). La bouteille de NO₂ est donnée avec une concentration de 107,3±1,1 ppbv. Lors du passage du gaz dans le SPIRIT le 29 juin 2016, les mesures se sont trouvées être en accord à 5% près (102,1 ppbv) avec la bouteille du BAS, une fois encore en accord avec les résultats du tableau général 2.2des performances de SPIRIT.

Bien que certaines données de CH₄ aient été validées par les bouteilles « target » et éta-lons, elles ne seront pas utilisées par la suite, tout comme les mesures de N₂O. En effet, ces deux espèces ayant des durées de vie longues (environ 10 et 130 ans respectivement), leur concentration de fond est généralement trop importante devant les variations dues aux émissions. Les faibles variations relatives de concentrations de CH₄ et N₂O sont donc diffici-lement exploitables à l’heure actuelle. Des perspectives d’amélioration du SPIRIT pourraient néanmoins permettre de les exploiter pour de futures campagnes.

Figure 4.9 — Résultats des mesures de CH4avec SPIRIT (en bleu) comparées à la bouteille étalon ICOS (en rouge) le 7 juillet avant le vol, et comparées à la bouteille étalon BAS (en

rouge) les 6 et 7 juillet, avant et après le vol, respectivement.

Figure 4.10 — Résultats des mesures de NO2 avec SPIRIT (en bleu) comparées à la bouteille étalon du BAS (en rouge).

4.1.5 Pollution de la couche limite due au trafic maritime et à l’exploitation