LESIA - Observatoire de Paris

Expérience de scintillométrie à la Tour Solaire

mercredi 14 septembre 2016

Nos collègues du DOTA (Département d’Optique Théorique et Appliquée) de l’ONERA ont mené en octobre 2015 et juillet 2016 deux campagnes de scintillométrie entre la Tour Solaire de l’Observatoire de Meudon et l’ONERA Châtillon. Elles ont permis de tester un nouveau type de scintillomètre, le SCINDAR, capable de mesurer le profil de l’intensité de la turbulence atmosphérique aux petites échelles spatiales et pour des visées horizontales. Le LESIA a assuré l’accueil et permis l’installation de l’équipe à la Tour Solaire.

La Tour Solaire de l’Observatoire de Meudon a récemment été utilisée par une équipe du DOTA de l’ONERA pour deux campagnes expérimentales de scintillométrie urbaine. Réalisées sur une ligne de visée à 40 m du sol entre l’ONERA- Châtillon et la Tour Solaire de l’Observatoire de Meudon (soit 4,2 km), ces campagnes étaient menées par Clélia Robert (DOTA ONERA), en collaboration avec l’INRA (Institut National de la Recherche Agronomique) et le LTHE (Laboratoire d’étude des Transferts en Hydrologie et Environnement). Le service MESPAL du LESIA s’est occupé de l’accueil de l’équipe ainsi que de son installation à la Tour Solaire.

Ligne de visée et topographie de l'expérience
Ligne de visée et topographie de l’expérience

L’objectif était de tester un instrument mis au point par le DOTA, le SCINDAR, et de réaliser des inter-comparaisons avec d’autres scintillomètres. Le SCINDAR est capable de mesurer avec une haute résolution temporelle le profil de l’intensité de la turbulence atmosphérique aux petites échelles spatiales et pour des visées horizontales. Il est constitué d’un analyseur de Shack Hartmann, couplé à un télescope de 35 cm de diamètre, et enregistre à 140 Hz les images de 25 sous-pupilles échantillonnant la pupille du télescope.

Installation des scintillomètres côté ONERA
Installation des scintillomètres côté ONERA

Les campagnes ont été réalisées fin octobre 2015, avec un test fonctionnel du SCINDAR en turbulence faible, et en juillet 2016, avec des mesures en turbulence forte et l’inter-comparaison des différents instruments mis en oeuvre. Différents scintillomètres et des sources doubles ont été installés à Châtillon et en haut de la Tour Solaire afin de permettre des mesures croisées le long de la ligne de visée.

Installation des scintillomètres côté Tour Solaire
Installation des scintillomètres côté Tour Solaire

Installation des scintillomètres et des lampes halogènes côté Observatoire de (...)
Installation des scintillomètres et des lampes halogènes côté Observatoire de Meudon

L’expérience a bien montré la non-uniformité du profil de turbulence à la fois dans le temps et dans l’espace. La variabilité spatiale du profil provient de la topographie et de la couverture du sol, le site des expériences alternant 4 types de surfaces urbaines et forestières de différentes longueurs. La variabilité temporelle, suivie à la minute, sur plusieurs heures, contient plusieurs cycles jour/nuit en été.

Ces résultats préliminaires sont très prometteurs. Le nouveau type d’instrument SCINDAR, conçu à la base pour caractériser la dégradation du front d’onde le long d’une ligne de visée horizontale, permettra à terme de constituer des bases de données de surface, pour la modélisation de la turbulence et ses interactions avec la dispersion de polluants.