Observatoire de physique de l’atmosphère de La Réunion
Statut : Unité Mixte de Services 3365.

ACTIVITÉS DE RECHERCHE

Thématiques de recherche

L’OPAR désigne physiquement l’Observatoire de Physique de
l’Atmophère à La Réunion, qui comprend l’observatoire atmosphérique
du Maïdo à 2160m d’altitude, des salles d’observation sur le campus
universitaire du Moufia et la station météorologique de Gillot sur
le site de Météo-France. L’OPAR fait partie de l’OSU-Réunion et il
est géré par une convention entre l’Université de La Réunion et
l’INSU-CNRS. Plusieurs laboratoires de recherches participent aux
activités de l’OPAR. A La Réunion, ce sont l’Unité Mixte de Service
de l’OSU-R (UMS 3365) et le LACy (Laboratoire de l’Atmosphère et
des Cyclones). En métropole, ce sont plusieurs autres laboratoires:
LATMOS (Laboratoire Atmosphères, Milieux et Observations Spatiales),
LOA (Laboratoire d’Optique Atmosphérique, Lille), LaMP (Laboratoire
de Météorologie Physique, Clermont-Ferrand), LA (Laboratoire
d’Aérologie, Toulouse), et LSCE (Laboratoire des Sciences du Climat
et de l’Environnement).

Les thématiques de recherche de l’OPAR sont celles associées à
l’étude des processus atmosphériques, à l’étude du climat et son
évolution. Toutes les caractéristiques du positionnement géographique
de l’OPAR (hémisphère sud, bande subtropicale, ouest du bassin
de l’océan Indien, altitude de 2160 m du côté sous le vent de l’île)
sont des atouts qui font de l’OPAR un observatoire atmosphérique
stratégique au niveau international.

Une première mission de l’OPAR est de contribuer au fonctionnement
de plusieurs réseaux internationaux d’observations pour le système
atmosphérique et pour le climat: NDACC (Network for the Detection of
Atmospheric Composition Changes), SHADOZ (Southern Hemisphere
ADitional OZone sondes), AERONET (Aerososols Robotic Network),
ICOS (Integrated Carbon Observing System), TCCON (Total Column
Carbon Observing Network), ICOS (Integrated Carbon Observation
System), et GAW/WMO (Global Atmospheric Watching / World
Meteorological Organization). Dans ce cadre, la mission est d’effectuer
sur le long terme des observations des paramètres atmosphériques
et climatiques préconisés par ces réseaux. Ces observations sont
labellisées, elles respectent des protocoles précis sur leur fréquence,
leur qualité, leur précision et leur durée. Elles alimentent les bases
de données de ces réseaux internationaux qui sont à accès libre
pour les communautés de recherche sur l’atmosphère et le climat.

Une deuxième mission de l’OPAR est la recherche sur les processus
atmosphèriques et climatiques propres à la zone du sud-ouest de
l’Océan Indien. Pour cela, l’OPAR organise via des collaborations
nationales et internationales des campagnes expérimentales
avec des périodes d’observation intensives dédiées à des travaux
de recherche sur un ou plusieurs processus atmosphériques. Les
objectifs de ces campagnes peuvent être très variés, tels que les
échanges aux interfaces (océan-atmosphère, biosphère-atmosphère,
troposphère-stratosphère), la dynamique et la composition de la
zone UTLS (Upper Troposphere Lower Stratosphere), l’étude de la
convection orageuse profonde, le transport à grande échelle de
polluants atmosphériques, la dynamique associée au recouvrement
de la couche d’ozone stratosphérique, etc

Une troisième mission de l’OPAR est de participer à des actions
européennes d’accès transnational aux infrastructures de recherches.
Dans ce cadre, l’OPAR participe aux projets européens H2020 ACTRIS2
(Aerosols, Clouds, and Trace gases Research InfraStructure) et
ENVRIplus (Environmental Research Infrastructures Providing Shared
Solutions for Science and Society). Les volets TNA (TransNational
Access) de ces 2 projets permettent à des équipes de chercheurs
internationaux (non basés en France) de répondre à des appels à
projets permanents pour accéder à l’observatoire atmosphérique
du Maïdo pour y mener des projets de recherche et des campagnes
d’observations en collaboration avec les laboratores de l’OPAR.
Un soutien financier est accordé pour co-financer les missions
des scientifiques (billets d’avion, per-diem) et le transport de leur
instrumentation si besoin.

Programmes de recherche majeurs

Les partenaires de l’OPAR travaillent sur plusieurs programmes de
recherche majeurs dont la finalité est d’améliorer notre compréhension
des processus atmosphériques tropicaux et de l’évolution du climat :

• couche d’ozone stratosphérique: suivi des tendances et du
  recouvrement aux tropiques, étude des processus de transferts
  méridien ;
• aérosols stratosphèriques: origines, impacts radiatifs et chimique,
  suivi des tendances ;
• composition et dynamique de la zone UTLS (Upper Troposphere
  Lower Stratosphere): rôles de l’ozone, de la vapeur d’eau et des
  espèces à courte durée de vie ;
• transport à grande échelle des polluants atmosphériques en
  troposphère: origines, impacts radiatifs et chimique, suivi des
  tendances ;
• processus de convection atmosphérique et de cyclogénèse
  tropicale ;
• échanges océan-atmosphère et biosphère-atmosphère: rôles des
  aérosols marins et biogéniques.

Dans le cadre du programme européen H2020, l’OPAR participe à
plusieurs programmes de recherche sur l’atmosphère et le climat.

• Dans le programme ARISE-2 ( Atmospheric dynamics Research
  InfraStructure in Europe, INFRADEV 2015-2018) dont l’objectif est
  d’améliorer les connaissances sur la dynamique atmosphérique
  globale et ses effets sur l’évolution du climat, le rôle de l’OPAR est
  de qualifier les performances et les précisions des observations
  menées par des lidars pour des profils verticaux de vent (de 5 à
  60 km d’altitude) et de température (de 5 à 100 km d’altitude).
  
  
• Dans le cadre du programme ACTRIS-2 (Aerosols, Clouds and Trace
  Gases Research InfraStructure Network, INFRADEV 2015-2018), dont
  l’objectif est d’améliorer les connaissances sur le changement
  climatique, la qualité de l’air et le transport à grande distance
  des polluants atmosphériques, l’OPAR participe à une initiative
  pour favoriser l’accès transnational des équipes de recherche
  européennes aux infrastructures de recherche. Dans ce cadre,
  l’OPAR a déjà accueilli des équipes de l’IASB (Institut d’Aéronomie
  Spatiale de Belgique), du DWD (Deutsche WetterDienst, Lindenberg,
  Allemagne) et de l’IAP (Institute of Applied Physics, Berne, Suisse).

PUBLICATIONS MAJEURES

• MZE, N et al. Climatology and comparison of ozone from Envisat/
GOMOS and SHADOZ/Balloon-sonde observations in the southern
tropics, Atmospheric Chemistry and Physics 10, 16, 8025-8035, 2010

• BEGUE, N et al. Temperature variability and trends in the UTLS
over a subtropical site Reunion. Atmospheric Chemistry and
Physics, 10, 8563-8574, 2010

• CLAIN, G et al. Lagrangian approach to analyse the tropospheric
ozone climatology in the tropics: climatology of stratospheretroposhere
exchanges at Réunion Island. Atmospheric Environment,
44, 7, 968-975, 2010

• DUFLOT, V et al. Analysis of the distribution of CO in the subtropical
souther Indian Ocean in 2007, Journal of Geophysical Research,
115, doi:10.10129/2010JDO=013994, 2010

• HOAREAU, C et al. A Raman lidar at la reunion (20.8°S, 55.5°E) for
monitoring water vapor and cirrus distributions in the subtropical
upper troposphere: preliminary analyses and description of a future
system, Atmos. Meas. Tech., 5(6), 1333-1348, 2012, doi:10.5194/
amt-5-1333-2012.

• BARAY, J.-L et al. Maïdo observatory: a new high-altitude station
facility at Reunion Island (21° S, 55° E) for long-term atmospheric
remote sensing and in situ measurements, Atmos. Meas. Tech.,
6, 2865-2877, <10.5194/amt-6-2865-2013, 2013

• HOAREAU, C et al. A decadal cirrus clouds climatology from
ground-based and spaceborne lidars above the south of France
(43.9° N-5.7° E). Atmospheric Chemistry and Physics, European
Geosciences Union (EGU), 2013, 13 (14), pp.6951-6963. <10.5194/
acp-13-6951-2013> -hal-00799239 –

• PASTEL, M et al. Construction of merged satellite total O3 and
NO2 time series in the tropics for trend studies and evaluation
by comparison to NDACC SAOZ measurements, Atmospheric
Measurement and Techniques, 2014, 7, pp.3337-3354. <10.5194/
amt-7-3337-2014> - hal-00829176 -

• DIONISI, D et al. Water vapor observations up to the lower
stratosphere through the Raman lidar during the Maïdo Lidar
Calibration Campaign, Atmos. Meas. Tech., 8, 1425-1445, doi:10.5194/
amt-8-1425-2015, 2015.

• KECKHUT, P et al. Inter-comparison of the thermodynamic upper
air observations at La Réunion during MALICCA-1. Accepted at
Journal of Applied Remote Sensing, March 2015

OFFRE EXPERTISES

L’OPAR est composé de plusieurs plateaux techniques.
La station atmosphérique du Moufia sur le campus universitaire
héberge des instruments de surveillance de la composition de
l’atmosphère : deux spectromètres dans les gammes IR et UV du
rayonnement solaire, un radiomètre pour la colonne totale d’ozone,
un photomètre et un lidar pour les profils d’aérosols atmosphériques,
un instrument de mesures in-situ des gaz à effet de serre (CO2,
CH4, H2O).
Une collaboration avec Météo-France permet d’utiliser la station
de Gillot pour effectuer un radiosondage hebdomadaire de l’ozone
et des paramètres météorologiques.
Enfin, l’observatoire atmosphérique du Maïdo à 2160 m d’altitude
héberge depuis fin 2012 un parc instrumental très étoffé.
Un parc de 6 lidars permet de mesurer des profils verticaux de
paramètres météororologiques (température, vent) et d’espèces
atmosphériques (ozone stratosphérique et troposphérique, vapeur
d’eau, aérosols). Ces lidars comportent des lasers de puissance
(classe IV), des téléscopes de diamètre important (jusqu’à 120 cm)
et des spectromètres qui en font des équipements de pointe pour
la recherche sur l’atmosphère et le climat. Le lidar doppler pour le
vent fait partie d’un réseau d’instruments au sol pour valider les
mesures d’un lidar analogue embarqué sur le satellite ADM-AEOLUS.
Des radiomètres travaillant dans des gammes d’ondes différentes
(infra-rouge, micro-ondes) permettent d’analyser la composition de
la troposphère et de la stratosphère en gaz trace produits par les
feux de biomasse ou par les activités anthropiques. Une station
GPS permet d’observer la colonne totale de vapeur d’eau dans
l’atmosphère et sert à la calibration du lidar vapeur d’eau.
L’observatoire du Maïdo hébérge une panoplie d’instruments pour
la mesure in-situ de l’air ambiant. Ces instruments permettent de
caractériser la composition de l’air en gaz trace (réactifs et à effet
de serre), et en aérosols de différentes origines (marine, tellurique,
biogénique, anthropique).
D’autres instruments contribuent à caractériser l’activité électrique
nuageuse sur le bassin de l’océan Indien: une antenne VHF qui
participe au réseau mondial de détection et de localisation des
éclairs, une caméra ultra-rapide et sensible pour la détection des
évènements lumineux transitoires entre le sommet des nuages
convectifs et la haute atmosphère.

COLLABORATION

Nationale

• Institut Pierre Simon Laplace (Paris)
• LATMOS (Laboratoire Atmosphère, milieux, Observations Spatiales)
  www.latmos.ipsl.fr
• LSCE (Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement)
  www.lsce.ipsl.fr
• LMD (Laboratoire de Météorologie Dynamique) www.lmd.
  jussieu.fr/
• SIRTA (Site Instrumenté de Recherche par télédétection
  Atmosphérique) sirta.ipsl.polytechnique.fr
• Observatoire Midi Pyrénées, Toulouse (http://www.omp.obs-mip.fr)
• Laboratoire d’Aérologie www.aero.obs-mip.fr
• Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM, Toulouse)
  www.cnrm.meteo.fr
• Laboratoire d’Optique Atmosphérique (LOA, Lille) www-loa.
  univ-lille1.fr/

Interationale

• Institut d’Aéronomie Spatiale de Belgique (IASB, Bruxelles) http://
  www.aeronomie.be
• Institute of Applied Physics, University of Bern, Switzerland,
  www.iap.unibe.ch
• National Administration for Space and Aeronautics, Goddard
  Space Flight Center, NASA GSFC, www.nasa.gov/centers/
  goddard/home/
• National Oceanographic and Atmospheric Administration, www.
  noaa.gov/
• Council for Scientific and Industrial Research (CSIR, Pretoria,
  Afrique du Sud) http://www.csir.co.za/

Désir de collaboration

• WMO GCOS GRUAN (World Meteorological Organization, Global
  Climate Observing System, GCOS Reference Upper-Air Network)
• WMO GAW (Global Atmospheric Watching)

BREVETS ET LICENCES

• Brevet OMER7-A : Outils nuMERiques pour l’étude des Sciences de
  l’Environnement Terrestre POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE : CAUSES
  ET CONSÉQUENCES
  
  Les auteurs :
  • Robert DELMAS est Professeur à l’Université de Toulouse III,
  actuellement détaché au CNRS il dirige le Laboratoire de
  l’Atmosphère et des Cyclones à l’Université de La Réunion (UMR
  CNRS 8105) et l’Observatoire des Sciences de l’Univers de La
  Réunion (OSU-R). Il est président du comité des utilisateurs du
  Pôle ETHER ;
  • Mireille PAULIN est ingénieur au Centre National d’Etudes Spatiales
  (CNES) de Toulouse. Elle est le chef de projet du Pôle ETHER ;
  • Pascale PUPPO est professeur certifiée de physique et chimie au
  collège Léon Blum de Colomiers (31) ;
  • Dominique SERCA est Maître de Conférences à l’Université de
  Toulouse III. Il est directeur adjoint du Laboratoire d’Aérologie
  (UMR CNRS 5560).
  • http://omer7a.obs-mip.fr/
  
  
• Brevet n° 1051258 déposé le 22/02/2010

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