GeoFIS (Geostationary Fourier Imaging Spectrometer): GeoFIS (Geostationary Fourier Imaging Spectrometer): un spectromètre à transformation de Fourier un spectromètre à transformation de Fourier
sur un satellite géostationnairesur un satellite géostationnaire
J.-M. Flaud(1), J. Orphal(1), G. Bergametti(2), C. Deniel(3), Th. v. Clarmann(4), F. Friedl-Vallon(4), T. Steck(4), H. Fischer(4),
H. Bovensmann(5), J. P. Burrows(5), M. Carlotti(6), M. Ridolfi(6), and L. Palchetti(7)
(1) CNRS LPPM, Orsay, France
(2) CNRS LISA, Créteil, France
(3) CNES, Paris, France
(4) FZK IMK, Karlsruhe, Allemagne
(5) IUP Bremen, Allemagne
(6) University of Bologna, Italie
(7) CNR IFAC, Florence, Italie
GeoTROPE: Geostationary Tropospheric Pollution Explorer
GeoSCIA: Geostationary Scanning Imaging Absorption Spectrometer
GeoFIS: Geostationary Fourier Imaging Spectrometer
Pollution de l’air dans la troposphèrePollution de l’air dans la troposphèreLos Angeles, années 1940
Objectifs scientifiques:• étudier, comprendre et quantifier l’impact des émissions
anthropogéniques sur la qualité de l’air• identifier et observer les sources, les puits et les processus
chimiques aux échelles locales, régionales et continentales
Pollution de l’air dans la troposphèrePollution de l’air dans la troposphère
Instrumentation:• effectuer des mesures aux échelles temporelles characteristiques
des différents procéssus (heures, jours, saisons, ans)• atteindre les résolutions horizontales et verticales pertinentes
(ca. 15-25 km2, 1-5 km)
Besoins des modèles atmosphériques:Besoins des modèles atmosphériques:• résolution temporelle: < 1 heure, jour / nuit
• résolution horizontale: échelle régionale (ca. 20×20 km2)
• résolution verticale: plusieurs couches dans la troposphère (ca. 2-3 km)
• couverture spatiale: locale, régionale, continentale
⇒ possible seulement avec un satellite en orbite géostationnaire
⇒ projet GeoTROPE
Source: http://www.emep.int
La troposphère est sousLa troposphère est sous--échantillonnée avec des satellites échantillonnée avec des satellites en Lowen Low--Earth Orbit (LEO)Earth Orbit (LEO)
NO2 from LEO (SCIAMACHY)
Source: http://www.iup.physik.uni-bremen.de
SO2 from LEO (GOME)
Source: http://www.iup.physik.uni-bremen.de
Tropospheric CO from MOPITT (assimilated data)
La région de l’infrarouge thermiqueLa région de l’infrarouge thermique• les émissions de l’atmosphère et de la surface ont leur
maximum autour de 15 µm (mesures jour et nuit)
• les raies moléculaires (“fingerprints“) sont bien séparées
• les photons infrarouges sont essentiellement émis dans la troposphère
• expériences existantes dans l’infrarouge thermique (MIPAS, AIRS, IASI, TES, …)
⇒ l’instrument GeoFIScomme composante de la mission GeoTROPE
GeoFIS: l’approche scientifiqueGeoFIS: l’approche scientifique• expériences spatiales existantes (ATMOS, MIPAS, ACE,
IASI, IMG, TES …)
• calcul du transfer radiatif: KOPRA (Karlsruhe)
• visée: off-Nadir, centré sur l’Europe, incluant l’Afrique du Nord et le Proche Orient
• résolution horizontale ≈ 15×15 km2
• résolution temporelle ≈ 30 min
• résolution verticale ≈ 2-6 km (pour les espèces principales: O3, H2O, T, CO, N2O, CH4)
GeoFIS: l’instrumentGeoFIS: l’instrument• expériences spatiales existantes (ATMOS, MIPAS, ACE,
IASI, IMG, TES …)
• résolution spectrale : 0.25 cm-1
• deux canaux (10 µm, 5 µm)
• détecteurs matrices en HgCdTe (Sofradir)
Spectre synthétique calculé avec les paramètres instrumentaux de GeoFIS
GeoFIS: données scientifiquesGeoFIS: données scientifiques• profils de concentrations (avec au moins trois points dans la
troposphère): O3, CO, CH4, N2O, H2O, T
• colonnes troposphériques: SO2, H2CO, PAN, C2H6, OCS, CFC-11, CFC-12
• analyse rapide (near real-time) avec PC’s (cluster)
• données ≤ 100 TOctets/an
• synergie avec GeoSCIA (UV-visible)
• assimilation avec données d’autres expériences (satellites en LEO, mesures in-situ, télédétection au sol, avions, ballons) dans des modèles chimiques / météo / transport
GeoFIS: données scientifiquesGeoFIS: données scientifiques« Averaging kernel » pour
l’ozone avec 3 dégrés de liberté dans la troposphère
Moins de 3 points dans la troposphère
points précis. 2×NESR rés./km
C2H6 1 5.8% 11.7% -
2 85.6% 171% 5.9
PAN 1 1.5% 3.0% -
2 33.2% 66.5% 6.7
SO2 1 28.7% 57.4% -NESR : simulation de GeoFIS
O3 2 2.5% 4.9% 7.3
3 13.2% 26.4% 6.2
4 28.7% 57.4% 4.4
Meilleure résolution verticale par la synérgie GeoFIS - GeoSCIA
GeoFIS (Geostationary Fourier Imaging Spectrometer): GeoFIS (Geostationary Fourier Imaging Spectrometer): un spectromètre à transformation de Fourier un spectromètre à transformation de Fourier
sur un satellite géostationnairesur un satellite géostationnaire