Le programme scientifique BIO-MAIDO

Objectifs

Les activités humaines augmentent la quantité de particules fines dans l’atmosphère et modifient ainsi le bilan énergétique de la Terre et donc le climat. Cette augmentation entraîne globalement un refroidissement de l’atmosphère qui compense en partie l’effet de serre. Les particules fines influent aussi sur la qualité de l’air puisqu’elles peuvent pénétrer dans les poumons et dans le sang. Parmi les particules fines, l’origine, la quantité et la répartition des celles qu’on appelle aérosols organiques secondaires, c’est-à-dire produits dans l’air ou dans l’eau nuageuse par réaction chimique, restent mal comprises.
BIO-MAIDO, financé par l'Agence National de la Recherche (ANR), a pour objectif de mieux comprendre les mécanismes chimiques et biologiques en présence de nuages contrôlant la formation de matière organique sur les particules fines en suspension dans l’air. Dans ce but, une campagne de mesures intensives a lieu actuellement (11 mars au 7 avril) à l’observatoire du Maïdo et sur quatre autres sites de la planèze du Maïdo.
Le milieu tropical de lîle de la Réunion présente des conditions optimales pour les objectifs de BIO-MAIDO. Tout d’abord, les forêts de l’île, grâce à un fort ensoleillement et des températures favorables, émettent de nombreux composés sous forme de gaz, qui vont former la matière organique sur les particules fines. De plus, la forte occurrence de formation de nuages de pente sur la planèze du Maïdo, permet d’évaluer l’influence des nuages sur cette nouvelle voie de formation de particules.
Le parc instrumental sophistiqué déployé pendant la campagne permet de mesures les composés émis par la végétation, d’étudier les propriétés physico-chimiques des particules fines et de mesures la composition bio-physico-chimique des nuages qui se forment pendant l’ascension de l’air humide depuis l’océan. Les sources marines et anthropiques seront évaluées grâce aux résultats du projet OCTAVE (Oxygenated Compounds in the Tropical Atmosphere: Variability and Exchange) à l’identification de marqueurs chimiques de ces sources et au calcul de retro-trajectoires.
Après la campagne, ce jeu d’observations sera analysé afin d’évaluer la formation de composés organiques sur les particules fines en atmosphère tropicale. Ces données permettront d’initialiser des modèles utilisés pour interpréter les données in situ. Les données de la campagne permettront aussi de mieux contraindre les modèles afin d’améliorer la façon dont ils représentent la formation de ces composés organiques que ce soit dans l’air ou dans les gouttes de nuage en considérant l’activité biologique dans les nuages, ce qui n’a jamais été étudié à ce jour.

Huit laboratoires et une vingtaine de scientifiques sont impliqués. Le LACy (Université de La Réunion, CNRS, Météo-France), le LOA (Université de Lille, CNRS), le LaMP (université de Clermont Auvergne, CNRS), l’IGE (Université de Grenoble, CNRS, IRD, INP), le LSCE (CNRS, CEA, Université Versaille Saint-Quentin), le LA (Université de Toulouse, CNRS), le CNRM (Météo-France, CNRS) et le LaRGE (Université Antille-Guyane).

Contacts

Responsable scientifique du programme BIO-MAIDO : Maud Leriche (LA, +33 6 87 24 66 20, maud.leriche@aero.obs-mip.fr)
Responsable scientifique BIO-MAIDO à La Réunion : Pierre Tulet (LACy, 06 92 24 83 94, pierre.tulet@univ-reunion.fr)
Responsable tour instrumentée flux: Corinne Jambert (LA) et Maud Leriche (LA)
Responsable microphysique, mesure des nuages: Frédéric Burnet (CNRM), Eric Moulin (CNRM)
Responsables chimie des gaz : Aurélie Colomb (LaMP), Agnès Borbon (LaMP) et Valérie Gros (LSCE)
Responsables mesure des aérosols : Thierry Bourrianne (CNRM), Aurélie Colomb (LaMP), Pierre Tulet (LACy)
Responsables mesures in-situ à observatoire du Maïdo : Jean-Marc Metzger (OSU-R), Aurélie Colomb (LaMP) et Pierre Tulet (LACy)
Responsables mesures microbiologiques : Laurent Deguillaume (LaMP) et Mickael Vaitilingom (LaRGE)

Les sites de mesures

L’observatoire du Maido (Université de La Réunion): nombreux systèmes de mesure pour caractériser finement les composés organiques gazeux, la chimie des aérosols, les bio-aerosols, la distribution dimensionnelle des nanoparticules. Plusieurs système de mesure de la visibilité et de la tailles des gouttes de nuages. Près de 30 instruments sont opérationnels pour la campagne.
Le site des orchidées (chez Doudou, gite) : super-site regroupant de nombreux systèmes de mesures des aérosols et de la microphysique nuageuse. Également un LIDAR combiné avec un ceilomètre pour étudier le profil vertical des aérosols et de la couche limite nuageuse. Un radar nuage combiné avec un radiomètre micro-onde pour l’observation des précipitations et des nuages. Un ballon captif mesurant la turbulence, les aérosols et la taille des gouttes permettant de faire des profils sur 1 km de haut.
Le site de la Magdeleine (Petite France, gite) : camion laboratoire d’ATMO-Réunion renforcé par un spectromètre de masse pour l’analyse de la chimie des gaz et d’un ceilomètre pour la hauteur des nuages.
Le site mobile de prélèvement des nuages : prélèvement d’eau nuageuse pour des analyses chimiques et microbiologiques.
Le site mobile de prélèvement des nuages : prélèvement d’eau nuageuse pour des analyses chimiques et microbiologiques.

Quelques images :

Figure 1 : Spectromètre de masse  aérosol (ACSM) à l’observatoire du Maïdo.
Aurélie Colomb, devant son analyseur de bioaérosols à l’observatoire du Maido.

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Figure 3 : Tour de 30m pour la mesure des composés organiques volatils émis par les forêts. Site hôtel du Maïdo.

Figure 4 : Ballon captif au sol puis en action à 300m au-dessus de la surface. Site des orchidées.

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Figure 6 : Lidar aérosol et radar nuage au site des orchidées.

Figure 7 : L’équipe itinérante qui prélèvent l’eau nuageuse via un mat de 10m et un « aspirateur à nuage ».