Apport de la mesure lidar à la prévision des évènements de pollution par les aérosols
La mesure lidar des aérosols et son intérêt dans la surveillance de l’atmosphère
RAD4320 v1 Article de référence

Apport de la mesure lidar à la prévision des évènements de pollution par les aérosols
La mesure lidar des aérosols et son intérêt dans la surveillance de l’atmosphère

Auteur(s) : Patrick CHAZETTE

Date de publication : 10 juin 2025 | Read in English

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1 - Contexte

2 - Processus d’échange

3 - De la question scientifique à l’instrument

4 - Stratégie expérimentale et synergie de mesures

5 - Apport de la mesure lidar à la prévision des évènements de pollution par les aérosols

6 - Conclusion

7 - Glossaire

8 - Sigles et acronymes

Sommaire

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RÉSUMÉ

L’observation lidar a bénéficié des progrès technologiques des dernières décennies et peut désormais être utilisée à des fins opérationnelles. Elle permet de suivre l’évolution des aérosols atmosphériques avec une grande résolution verticale, ce qui permettra d'améliorer la connaissance quant à leur impact sociétal. Elle est également un complément prometteur aux observations existantes, comme celles effectuées depuis l’espace, et à la modélisation prédictive. Couplée à des modèles de prévision, elle renforce la capacité de résilience face aux grands enjeux climatiques de demain en permettant d'anticiper plus efficacement les événements météorologiques extrêmes.

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Auteur(s)

  • Patrick CHAZETTE : Directeur de recherche au CEA, chargé de mission au CNRS/INSU, - Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE), - Laboratoire mixte CEA/CNRS/UPS, CEA Saclay, France

INTRODUCTION

Que les aérosols soient d’origines naturelles ou anthropiques, c’est une nécessité sociétale majeure de suivre leur évolution dans l’atmosphère, afin de prévenir les risques sanitaires et d'anticiper plus précisément l’évolution du climat de la Terre. Couplé aux conséquences associées aux gaz à effet de serre, l’impact socio-économique du dérèglement climatique se fait déjà ressentir dans nos sociétés qui prennent de plus en plus conscience que de grands changements sont à notre porte. Ces changements sont déjà associés à des sècheresses persistantes, des inondations, des vagues de chaleur et des méga feux de forêt.

C’est par l’association, d'une part, de la mesure résolue dans la colonne atmosphérique et, d'autre part, de la modélisation, qu’une solution peut être trouvée afin de mieux prévoir les catastrophes environnementales et climatiques de demain. Cette solution vient en complément des moyens d’investigation actuellement déployés, comme ceux que les organismes de qualité de l’air mettent en œuvre ou ce qu’apporte l’observation spatiale à la prévision du temps et du climat.

Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire des termes utilisés, ainsi que la liste des sigles et acronymes présents dans le texte.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-rad4320

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5. Apport de la mesure lidar à la prévision des évènements de pollution par les aérosols

Pour synthétiser, il est préférable de combiner observations et modélisation pour adopter une approche fondée sur la synergie des outils d’investigation. Comme pour la prévision du temps, l’assimilation de données permet de regrouper l’ensemble des informations. Le principe est schématisé dans la figure 10 pour la mesure lidar, mais reste vrai quelle que soit l’observation. Après avoir été initialisé sur une période passée, par exemple à l’instant t, le modèle effectue une prévision de la pollution particulaire. Au bout d’un certain laps de temps Δt, les résultats de la modélisation risquent fortement de diverger de la réalité. Cette divergence peut être liée à différents facteurs, comme une mauvaise prise en compte des conditions limites, des émissions de la surface, des hauteurs d’injection des polluants et même des bugs informatiques. L’observation lidar peut alors être utilisée pour ramener le modèle vers une évaluation plus réaliste. Lorsque la prévision est effectuée, le modèle produit ce qui est appelé une ébauche. Cette ébauche est alors corrigée à l'aide des observations afin de ramener la solution vers l’analyse. Cette opération est complexe et prend en compte les incertitudes liées aux mesures effectuées en différentes localisations spatiales et temporelles, ainsi que les incertitudes concernant la modélisation. C’est pour cette raison que l’analyse ne coïncide pas nécessairement avec les observations. L’opération est répétée avec un pas en temps régulier (Δt sur la figure 10), pas qui peut être de plusieurs heures.

L’apport de l’assimilation de mesures lidar pour la prévision d’événements de pollution particulaire a déjà été démontré pour l’Europe de l’Ouest et pour le pourtour méditerranéen occidental ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - IPCC -   Climate change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Summary for policymakers.  -  Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, in: United Nations Environment Programme UNEP, vol. AR6, Cambridge University Press, 551–712 (2022).

  • (2) - POUMADÈRE (M.), et al -   The 2003 heat wave in France: Dangerous climate change here and now,  -  Risk Anal., 25, 1483–1494 (2005), https://doi.org/10.1111/j.1539-6924.2005.00694.x

  • (3) - VAUTARD (R.), et al -   A synthesis of the Air Pollution Over the Paris Region (ESQUIF) field campaign,  -  J. Geophys. Res., 108, 8558 (2003), https://doi.org/10.1029/2003JD003380

  • (4) - CHAZETTE (P.), et al -   Optical properties of urban aerosol from airborne and ground-based in situ measurements performed during the Etude et Simulation de la Qualité de l’air en Ile de France (ESQUIF) program,  -  J. Geophys. Res., 110, D02206 (2005a), https://doi.org/10.1029/2004JD004810

  • (5) - TOMBETTE (M.), et al -   Simulation of aerosol optical properties...

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