Mission
Les impératifs pour mieux prévoir le climat
Mieux prévoir le climat nécessite d’une part de comprendre les phénomènes de transport de vapeur d’eau de la troposphère vers la stratosphère, provoqués par les grands mouvements convectifs associés aux masses nuageuses en région équatoriale, d’autre part d’améliorer notre connaissance des mouvements ondulatoires de l’atmosphère de cette région, en particulier ceux produits par ces puissants systèmes convectifs.
STRATEOLE-2 fournira ainsi des données concernant des paramètres importants pour les processus dynamiques et physiques influant sur le climat aux tropiques, mais aussi à l’échelle globale, jusqu’aux régions polaires.
STRATEOLE-2 renforce les moyens d’observation terrestres et spatiaux. Le projet fournit des données de haute résolution spatiale et temporelle qui complètent efficacement celles obtenues par les points d’observation fixes au sol et par les instruments spatiaux (observations à heures fixes et très espacées dans le temps).
Les domaines de compétences de strateole 2
Permettre une observation inédite de suivi des masses d’air.
- Le ballon dérive durant plusieurs mois à une altitude quasiment constante, plus précisément il évolue à l’altitude où la densité de l’air est égale à sa propre densité, qui ne varie pas. Cette propriété en fait un observateur « quasi-lagrangien » de l’atmosphère, au sens où il suit longtemps la masse d’air au sein de laquelle il se trouve.
Cette capacité de vol très longue durée à niveau constant dans la basse atmosphère résulte de la maîtrise d’un ensemble de réponses à une série de défis techniques, constitués d’une part par le très haut niveau d’herméticité et la grande résistance mécanique du ballon, d’autre part par la fiabilité, la légèreté, l’autonomie énergétique et l’aptitude des systèmes de contrôle à bien communiquer avec le centre de contrôle. - Le ballon évolue lentement dans la stratosphère, à la vitesse de la masse d’air au sein de laquelle il flotte. Cela permet une observation à haute résolution spatiale et temporelle : procéder à une observation fine de l’évolution d’une situation ou d’un phénomène atmosphérique permet de disposer de points de mesure successifs rapprochés, et par exemple de suivre leur évolution sur un cycle jour/nuit.
Mettre en place une flottille de ballons permet en outre d’observer une grande diversité de situations autour de la planète, et quelquefois en observation simultanée par un satellite ou un moyen basé au sol. Ainsi les mesures par ballons pressurisés sont un complément très utile des autres moyens d’observation.
Les compétences instrumentales
Une série d’instruments scientifiques ont été développés pour effectuer les mesures des caractéristiques de l’atmosphère pertinentes pour la mission. Certaines assurent des mesures in situ, c’est-à-dire dans l’air entourant le ballon : concentrations en vapeur d’eau, en ozone, en dioxyde de carbone, détection de la présence de glace en suspension, ou encore mesure de la température de l’air et de la pression avec une très grande sensibilité. D’autres instruments effectuent des observations par sondage dans le milieu entourant le ballon, jusqu’à quelques kilomètres par techniques lidar, par excursion de capteurs sous le ballon, ou plus loin à des centaines de kilomètres, par radio-occultation des signaux des satellites de localisation. L’ensemble de ces instruments, conçus sous fortes limitations de masse et puissance, doivent être adaptés au milieu de la basse stratosphère : faible pression et température de l’air extrêmement basse (-85°C).
Étalonner et valider les instruments scientifiques spatiaux de l’atmosphère
Les observations recueillies pendant STRATEOLE-2 contribueront notamment à valider les mesures de vent par lidar effectuées pour la première fois depuis l’espace par le satellite AEOLUS de l’Agence Spatiale Européenne (ESA).
Les liens avec les modèles d’atmosphère
- Mesurer les processus physiques et dynamiques à la tropopause : STRATEOLE-2 effectue des mesures pour étudier et caractériser des phénomènes mal compris à l’interface entre la troposphère et la stratosphère tropicale, appelée tropopause : mécanismes d'ondes, impact des systèmes convectifs les plus puissants, transports de l’eau de la troposphère vers la stratosphère, formation des cirrus à haute altitude, les vents dans la stratosphère tropicale inférieure.
- Analyser et modéliser ces processus afin d’affiner les modèles climatiques utilisés par les Centres de modélisation du climat.
- STRATEOLE-2 contribuera également à fournir en temps réel (une heure de délai) des observations de l’atmosphère, qui seront utilisées librement par les centres météorologiques pour améliorer les prévisions du temps dans les tropiques et les modèles numériques globaux de prévisions météorologiques.
STRATEOLE-2, un projet de tour du monde en 84 jours
Sur les pas de Jules Verne, les ballons pressurisés vont observer sur des périodes moyennes de 3 mois les mécanismes de formation des nuages élevés et la composition des couches atmosphériques de la zone équatoriale : la troposphère et la stratosphère, et plus précisément la frontière entre les deux, nommée tropopause.
Le projet étudiera également les cycles est-ouest de l’oscillation quasi biennale (OQB) : la variation de direction des vents stratosphériques au niveau de l'équateur avec une période de 28 mois en moyenne. STRATEOLE-2 contribuera à avancer dans la compréhension et la prévision de ce phénomène.
La sécurité, le respect de la souveraineté des pays survolés
Les ballons pourront survoler jusqu’à 77 pays. Dans le respect des règles de souveraineté, l’accord préalable de ces états est sollicité. La sécurité des populations au sol est un souci permanent. Un ensemble de règles de conception est défini, l’application en est contrôlée par une instance indépendante de l’équipe projet. Enfin, les vols sont gérés en conformité avec les règles de l’air, pour en garantir une bonne gestion par les services de la circulation aérienne.
