L'IRM en Antarctique : Nouvelles campagnes de mesures

Cet hiver – ou été en hémisphère sud – plusieurs chercheurs de l’IRM vont être présents à la station polaire belge Princesse Elisabeth en Antarctique (pôle Sud). Les activités de ce voyage vont se dérouler dans le cadre de l’expédition scientifique belge en Antarctique (BELARE 2017-2018), organisée par le Secrétariat Polaire et la Politique Scientifique Fédérale (BELSPO). L’IRM fait partie de plusieurs projets scientifiques actifs à la station polaire : AEROCLOUD, CHASE, GEOMAG et MASS2ANT.

 

La station Princesse Elisabeth et le containeur avec les instruments de mesures des propriétés des aérosols.

Dans le projet AEROCLOUD (projet financé par BELSPO ; www.aerocloud.be), l’IRM travaille avec l’Université Catholique de Louvain (KULeuven) et l’Institut Royal d’Aéronomie Spatiale de Belgique (IASB) pour étudier les relations entre les aérosols, les nuages et les précipitations. La présence d’aérosols est nécessaire à la formation des nuages ; ces mêmes nuages transportant de l’humidité vers l’Antarctique. Ces précipitations neigeuses provenant des nuages sont la seule source alimentant la masse de la calotte glaciaire de l’Antarctique. Cette série de mesures scientifiques inédites va contribuer à mieux comprendre la stabilité de la calotte glaciaire de l’Antarctique dans un futur climat changeant et elle servira à la compréhension des mécanismes atmosphériques en Antarctique. Le Dr. Alexander Mangold, chercheur à l’IRM, partira de la mi-novembre jusqu’au 20 décembre à la base polaire belge dans le cadre de ce projet.

 

Lancement d'un ballon-sonde.

Ces quelques semaines bien remplies vont être consacrées à la maintenance de 12 instruments de mesures permettant de caractériser les propriétés physiques des aérosols ainsi que les propriétés des nuages et des précipitations. Normalement, ces instruments fonctionnent automatiquement pendant toute l’année – c’est-à-dire aussi pendant la période ou la station est inhabitée (entre le mois de mars et le mois de novembre). La station et les instruments sont alors gérés via des canaux de communication à long distance mais il faut tout de même vérifier le bon fonctionnement de chaque instrument. En plus de ceci, notre chercheur va également procéder à la réinstallation des instruments de mesure trop sensibles pour fonctionner sans surveillance directe ou qui ont dû subir une maintenance en Belgique après la dernière campagne de mesures. Parmi ces instruments, il y a notamment le spectrophotomètre ‘Brewer’, un instrument qui mesurera la quantité d’UV arrivant au sol ainsi que la quantité totale d’ozone contenue dans l’atmosphère. Ceci permettra de suivre l’évolution du trou dans la couche d’ozone. Un système de radiosondage par ballon météorologique permettra d’envoyer des capteurs météo en altitude.

 

Le spectrophotomètre BREWER

Le Dr. Alexander Mangold travaillera également sur place avec deux collègues de l’Université de Gand, de l’Université Libre de Bruxelles (ULB) et de la Vrije Universiteit Brussel (VUB) dans le cadre du projet CHASE (projet financé par BELSPO). Ce projet a pour objectif d’étudier la composition chimique des particules atmosphériques, collectées sur des filtres et dans la neige. Les résultats vont donner des informations sur la provenance des aérosols qui arrivent via le transport atmosphérique dans cette région. En outre, ces mesures vont montrer l’influence relative des sources naturelles et générées par l’homme, des particules présentent dans cette région de l’Antarctique.

 

Dans le projet GEOMAG (projet financé par Magnetic Valley), l’IRM travaille à l’installation d’un observatoire magnétique 100 % automatisé dans le but de compléter le réseau international d’observatoires magnétiques INTERMAGNET. Il s’agira du premier observatoire complet fonctionnant dans un environnement inhabité. Lors de l’expédition vers la station en 2014-2015, l’infrastructure (le ‘shelter’ ou dôme) et deux instruments ont été installés (voir figures) :
- un instrument scalaire qui mesure l‘intensité du champ magnétique,
- un instrument vectoriel qui mesure les variations du vecteur magnétique.

 

Le nouvel observatoire magnétique de l'IRM, installé dans un radôme à quelques centaines de mètres de la station Princess Elizabeth, au pied du mont Utsteinen.

Ce dernier nécessite une mesure du champ magnétique dite absolue. Celle-ci donne la valeur de référence du champ magnétique à laquelle on peut ajouter les variations. Dans un observatoire habité, ces mesures sont réalisées chaque semaine par un opérateur. Depuis quelques années, l’IRM développe un instrument qui rend cette mesure complètement automatique. C’est cet instrument, appelé GyroDIF, qui va être installé cette saison en février 2018, par l’Ir Stephan Bracke et le Dr Antoine Poncelet. Nos chercheurs vont aussi procéder à la maintenance des instruments déjà présents. En plus, ils vont effectuer des mesures de contrôle manuel qui pourront être comparées aux mesures automatiques.
Nos chercheurs devront également se rendre sur le site de la défunte station Roi Baudouin afin d’y effectuer des mesures du champ magnétique qui permettront de faire le lien entre les mesures du passé faites dans cette station, avec celles du nouvel observatoire à la station Princesse Elisabeth.

 

Vue panoramique de l'intérieur de l'observatoire magnétique. Les différents piliers sont destinés à recevoir les instruments de mesure.

Le projet Mass2Ant est une collaboration entre le service Earth and Life Institute de l’Université Catholique de Louvain (UCL), le laboratoire de glaciologie de l’ULB et l’IRM. Ce projet a deux objectifs principaux. Tout d'abord, nous cherchons à comprendre les processus locaux responsables de la variabilité du bilan de masse en surface (l’accumulation de la calotte glacière) dans la région de la côte de la Princesse Ragnhild (PRC) et à documenter les changements au cours des 300 dernières années. Ensuite, nous établirons les liens entre les processus locaux, régionaux et à grande échelle pour déterminer l'origine de la variabilité du bilan de masse en surface. Cela permettra de déterminer si le gain de masse observé dans un enregistrement tiré récemment d’une carotte de glace collectée près de la PRC est représentatif d’une zone plus vaste et si les changements sont le résultat d'un forçage anthropique et / ou liés à la variabilité naturelle de la circulation océanique et atmosphérique. Enfin, on évaluera la représentation de la variabilité du bilan de masse en surface de l'Antarctique de l’Est dans les modèles du système Terre et les implications pour les projections futures du bilan de masse en surface seront analysées.

Les analyses seront basées sur : i) des nouvelles données météorologiques et les enregistrements déduits de deux nouvelles carottes de glace, ii) la compilation d’enregistrements existants et des données instrumentales, iii) la caractérisation détaillée des propriétés spatio-temporelles des données et iv) les résultats de modèles régionaux et globaux existants et de nouvelles simulations. Cette approche combinée d'observations-modélisation, axée spécifiquement sur l'analyse et l'assimilation des données, permettra d'étudier les interactions entre différentes échelles temporelles et spatiales.

 

Pour plus d’information, vous pouvez suivre les liens suivants :

www.aerocloud.be 

http://ozone.meteo.be/meteo/view/en/1550481-AEROCLOUD.html

belatmos.blogspot.be

http://www.antarcticstation.org/news_press/news_detail/first_time_visitor_to_antarctica_paves_way_for_geomagnetic_observatory


https://vimeo.com/129437842