Dynamique, aérosols et brome dans la stratosphère polaire en été – StraPolEté

L'évolution du bilan radiatif de la stratosphère (couche au-dessus de 10km d'altitude) n'est à ce jour pas prise en compte dans les modèles participant aux projections de changement climatique de l'IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2007). Ainsi dans le titre d'un article de la revue Science, Baldwin et al. (2007) interpelle 'How will the stratosphere affect climate change ?'. Le bilan radiatif de la stratosphère est contrôlé par les contenus en ozone, en gaz à effet de serre associés à la chimie de l'ozone et en aérosols. Il dépend de la latitude et de la saison. Les perturbations de ce bilan engendrées par les activités humaines ont d'ores et déjà modifié le régime des vents, et par conséquent la température de la surface de la planète en région antarctique (Foster et al., 2005). Cependant les mécanismes par lesquels ces modifications de bilan radiatif dans la stratosphère interfèrent avec les couches troposphériques sont très mal connus. En janvier 2008 dans la lettre SPARC (Stratospheric Processes And their Role in Climate) n°30, la question posée à la communauté scientifique internationale est 'how chemical and aerosol constituents change and how this relates to dynamics ?'. La stratosphère polaire en été est très peu documentée. Cela tient à des raisons historiques, la communauté scientifique étant focalisée sur l'hiver polaire et les mécanismes de formation du trou d'ozone, mais également à des raisons techniques avec une instrumentation (satellite et ballon) procédant par occultation solaire et ne permettant d'effectuer des mesures au delà de 50°N en été. Il reste cependant plusieurs questions importantes concernant (l°) la connaissance de l'état dynamique et de la composition caractérisant la stratosphère polaire d'été, et (2°) la capacité des modèles à simuler de façon approprié les mécanismes en jeu. Ces incertitudes ont un impact sur la compréhension des mécanismes contrôlant le bilan d'ozone et par conséquent les interactions ozone-climat. Dans le cadre de l'Année Polaire Internationale (IPY), une campagne de mesures sous ballons réalisée par le CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) est proposée pour sonder la stratosphère Arctique durant l'été, pour lequel un régime de transition de la dynamique stratosphérique est attendu, allant vers les conditions de mise en place de la stratosphère d'hiver. Une flotte d'instruments utilisant des techniques de mesures différentes et complémentaires (spectroscopie UV visible et Infrarouge; mesures à distance et in situ) sera mise en oeuvre pour échantillonner finement un grand nombre d'espèces chimiques réactives et de traceurs, depuis la haute troposphère jusqu'à la moyenne stratosphère. En outre, un ensemble de compteurs d'aérosols, un spectromètre UV-visble à distance et un photopolarimètre permettront de caractériser la nature des aérosols (aérosols sulfatés et suies) ainsi que leur distribution dimensionnelle. L'ensemble de cet échantillonnage à haute résolution verticale et grande précision est pertinent pour discriminer l'origine des masses d'air sondées qu'elles soient issues des régions tropicales, des moyennes latitudes, provenant de rémanence de vortex et feux de forêts boréales troposphériques. De plus, cet ensemble de mesures sera complété par les mesures issues de satellites offrant une large couverture spatiale de cette région. L'analyse des données sera effectuée à l'aide de modèles performants pour étudier les processus dynamiques (modèle de trajectoire, d'advection de contour) et de chimie-transport à l'échelle globale, afin de souligner les mécanismes majeurs qui gouvernent en particulier la distribution des traceurs, des aérosols et du brome.