MIRIAD

MIRIAD Système de Mesures scIentifiques de flux de suRface en mIlieu mAritime embarqué sur Drone
Coordinateur Greg ROBERTS CNRM/GMEI/MNPCA
Correspondant CNRM-GAME Greg ROBERTS
Équipes CNRM-GAME Thierry BOURRIANNE
Jean-Michel ETCHEBERRY
Site Internet du projet
Type FEDER- FSE
Début 01 septembre 2015
Durée 3 ans

 Objectifs

L’objectif est de développer un système innovant d’acquisition de mesures embarqué à bord d’un drone pour répondre aux objectifs scientifiques suivants :
* Identifier les sources et les puits des aérosols dans la couche limite et la troposphère libre (ie. sel de mer, biogénique, nouvelle formation de particules d’origine anthropique et à longue distance) et leur contribution à distance aux aérosols marins.
* Caractériser la structure verticale de l’atmosphère (les aérosols et les paramètres météorologiques) afin de déterminer la contribution de la troposphère libre aux sources
d’aérosols dans la couche limite marine et d’évaluer le mélange vertical des aérosols dans la couche limite marine.

 Apports du CNRM-GAME

En tant que porteur, le GAME assurera la conduite du projet et procédera à l’implantation et aux tests des instruments de mesure d’aérosols, d’humidité, de température et de radiométrie.
L’enjeux est d’acquerir un maixmum d’experience avec des drones de taille moyenne (20 kg/ charge utile 5 Kg , autonomie 5 à 10 h ) et de transferer au terme du projet l’exploitation de ces drones à SAFIRE.

 Description du projet

L’océan a été identifié comme l’une des régions clé pour les mesures de flux d’énergie et d’aérosols afin d’améliorer les modèles climatiques. En particulier, les études ont montré que pour évaluer l’effet indirect des aérosols sur le climat de la Terre, les sources et les puits des aérosols marins doivent être correctement paramétrés.
[Pierce et Adams, 2006, Pringle et al. 2010]. La faible concentration en aérosols dans les océans rend leur effet indirect plus sensible que dans d’autres régions de la Terre.
L’importance relative des sources locales d’aérosols à la surface (déferlement de vagues, bulles), le transport de nouvelles particules formées dans la troposphère libre et le transport à longue distance des aérosols demeurent des questions importantes non résolues. De plus, la formation des particules a rarement été mesurée dans les couches limites marines de l’océan ouvert [Heintzenberg et al., 2000 ; Koponen et al., 2002].Pourtant, malgré le rôle prépondérant des flux de surface rappelé ci-dessus, déployer des instruments de mesure à proximité de la surface marine (quelques mètres) dans les zones d’intérêt est techniquement très difficile ; ce qui a pour conséquence que les mécanismes de ces flux demeurent très mal connus à l’heure actuelle. En effet, les mesures à partir d’instruments fixés sur les navires scientifiques sont perturbées par les interactions entre la structure de ces derniers et la physique ambiante (perturbations aérodynamiques, et thermodynamiques).
De plus, les navires, en raison de leur faible vitesse de progression à l’échelle d’une zone d’intérêt de plusieurs centaines de kilomètres, ne permettent pas d’échantillonner de manière satisfaisante les phénomènes liés aux flux de surface qui se déroulent à l’échelle de la journée. D’autre part, les avions instrumentés tels que ceux de la flotte de SAFIRE ne peuvent ni voler à quelques mètres de la surface marine pour des raisons de sécurité évidentes, et leur endurance leur interdit de survoler des zones trop éloignées des côtes (500km maximum pour les ATR42).
Ainsi, les drones scientifiques à grande endurance apportent une réponse à la problématique posée : un système embarqué suffisamment élaboré leur permet d’évoluer à proximité de la surface marine en toute sécurité, et une endurance allant jusqu’à 10h assure un échantillonnage satisfaisant pour récolter des mesures de haute qualité scientifique. Par ailleurs, les drones peuvent être opérés en haute mer à partir de navires (catapultage et récupération dans un filet), ce qui leur donne potentiellement accès à n’importe quel endroit du globe maritime. Dans le projet MIRIAD, nous nous focalisons sur une des lacunes de la recherche scientifique par le développement d’un système innovant d’acquisition de mesures embarqué à bord d’un drone.

 Livrables

- intégration d’un radar altimétrique pour des vols rasants
- intégration des instruments du GAME (compteurs de partuciles) et du LA (sonde turbulence)
- validation par une campagne de mesure finale mi 2018.

 Partenaires

LA : Patrice MEDINA et Pierre DURAND
AJS : Michel GAVART