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GOMOS
Au cours des dernières décennies, l’homme s'est progressivement rendu compte que la composition chimique de l'atmosphère se modifiait à l'échelle mondiale et que l'activité humaine était en partie responsable de ce changement. L’ozone joue un rôle essentiel dans la chimie atmosphérique. Ce gaz est pour une grande part responsable du réchauffement de la stratosphère par l'absorption des rayons UV nocifs ; il détermine également pour une grande part la capacité d'oxydation de la troposphère. C’est un gaz « à effet de serre » important. La découverte d’un « trou de la couche d’ozone » au-dessus de l'Antarctique a aussi attiré l'attention sur le bilan global de l'ozone.
Afin de comprendre les processus qui déterminent le comportement physique et photochimique de l’atmosphère, des mesures globales détaillées de la quantité et de la distribution horizontale et verticale de l’ozone et d’autres gaz sont nécessaires. Les mesures issues d’instruments au sol et embarqués sur des satellites ont permis d’analyser les tendances de la couche d’ozone de 1964 à nos jours.
Ces mesures concordent au sein de leurs plages d’erreur de l’ordre de plusieurs pour cent mais laissent une grande marge d’incertitude (les taux d’épuisement de l'ozone ont été de l’ordre de fractions de 1 % par an, ce qui est bien inférieur à la précision de mesure de la plupart des instruments embarqués). Une comparaison des mesures des tendances de l’ozone avec des modèles de simulation montre des divergences considérables.
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Nous avons donc clairement besoin de renforcer notre compréhension des processus centraux impliqués dans la chimie atmosphérique. Il est d’une importance vitale de surveiller et d’en apprendre davantage sur les bilans de l’ozone et d’autres gaz chimiquement importants. Dans cette optique, il est capital de disposer de données résolues en fonction des niveaux d’altitude.
L’instrument GOMOS qui se trouve à bord d’Envisat est le nouvel instrument de l’ESA conçu pour surveiller l’ozone. Il fournit une cartographie globale de l'ozone par niveau d’altitude et permet une surveillance de très haute précision afin d'assurer la compréhension de la chimie de l'ozone et la validation du modèle.
L'instrument GOMOS
Les principaux objectifs de la mission GOMOS sont les suivants :
- mesure des profils d’ozone, NO2, NO3, OClO, température et vapeur d’eau ;
- mesures annexes jour et nuit ;
- couverture globale avec en général plus de 600 mesures de profils par jour ;
- mesures en altitude entre la tropopause et 100 km ;
- résolution en altitude supérieure à 1,7 km.
GOMOS est un instrument de mesure atmosphérique avant-gardiste. C’est la première fois que la technique de mesure de l’occultation stellaire est utilisée pour l’établissement du profil d’ozone.
Le principe de la mesure par occultation stellaire repose sur une technique de télédétection que l’on appelle le limbosondage. On parle de limbosondage lorsque le capteur n’est pas dirigé sur la Terre mais traverse l’atmosphère en direction de l’espace suivant une tangente à la Terre. La ligne de vue de l’instrument peut ensuite être orientée vers une étoile présélectionnée et maintenue pendant que l’étoile en question se couche derrière l’atmosphère de la Terre observée à l’horizon.
Pendant l’occultation de l’étoile, les spectres ultraviolet, visible, et proche infrarouge de l’étoile continuent à être enregistrés. Alors que l’étoile descend dans l’atmosphère, son spectre s’atténue de plus en plus à cause de l’absorption des différents gaz de l’atmosphère, qui sont tous caractérisés par une signature spectrale bien définie. De retour sur Terre, ces spectres atténués enregistrés par GOMOS sont comparés avec un spectre stellaire non atténué mesuré quelques secondes auparavant, en dehors de l’atmosphère, ce qui permet de calculer de manière très précise le spectre d’absorption.
Cette méthode radiométrique d’autocalibration permet de protéger les mesures contre les déviations de sensibilité des différents capteurs au cours du temps et permet donc de détecter des quantités très faibles d'ozone ou d'autres gaz.
Si les mesures de GOMOS basées sur les occultations stellaires offrent, d’une part, des avantages appréciables en termes de couverture globale, de qualité/uniformité de la couverture, de couverture diurne/nocturne et de résolution verticale élevée, elles ont, d’autre part, compliqué notablement la conception de cet instrument.
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