Observations par Ballons et Modélisation pour la Tropopause et la Basse Stratosphère dans les Tropiques – BOOST3R

La région de la haute troposphère et de la basse stratosphère a dans les Tropiques une importance considérable pour trois raisons. D'une part, les modèles opérationnels de prévisions du temps y conservent des biais et des erreurs importants. D'autre part, l'état de cette région dépend d'un grand nombre de processus (nucléation de cristaux de glace et d'aérosols, ondes, turbulence, circulation globale) sur une vaste gamme d'échelles allant du micron à l'échelle planétaire. Enfin, la tropopause tropicale constitue la porte d'entrée vers la stratosphère, imliquant que les processus dans cette région détermine la composition et l'humidité de la stratosphère, donnant à la région de la tropopause tropicale une importance disproportionnée par rapport à son volume.

Les difficultés inhérentes à la modélisation de cette région (multiplicité d'échelles, de processus, absence d'une relation simlificatrice comme la géostrophie) implique que des observations précises, avec un échantillonnage approprié et suffisant, sont nécessaire pour mieux contraindre et guider notre compréhension de cette région.

Le projet BOOST3R s'appuie sur une opportunité formidable pour la recherche sur cette région: trois campagnes de ballons de longue durée vont être menées entre la fin 2018 et 2024. Ces campagnes sont soutenues par le CNES, qui s'est engagé à lancer 45 ballons volant entre 18.5 et 20.5 km. Des instruments sont développés en France et aux Etats-Unis, spécifiquement pour ces campagnes, pour mesurer l'humidité, les aérosols, et détecter les cirrus ainsi que les anomalies de température à fine échelle en-dessous du niveau de vol des ballons, en plus des variables météorologiques traditionnelles (température, pression, vent).

Ces campagnes fourniront des mesures de vent sans précédent dans la haute troposphère et basse stratosphère tropicale. Les mesures basées sur des nouveaux instruments, pour la vapeur d'eau, les aérosols, les cirrus, fourniront un éclairage exceptionnel sur les processus dans cette région. Le but de BOOST3R est de magnifier les résultats de ces campagnes, en soutenant deux sortes de travaux. D'une part, des travaux préparatoires visant à obtenir les meilleures mesures possible, par l'amélioration ou l'optimisation des instruments mais aussi par la coordination avec d'autres mesures complémentaires. Ces études nécessitent des dépenses en équipement pour le développement d'instruments, et en personnel pour les mesures coordonnées. D'autre part, pour tirer pleinement profit de ces observations novatrices, il sera indispensable de les combiner et les confronter à des approches de modélisation. C'est principalement des dépenses en personnel qui permettront de réaliser les syneergies telles que les modèles de climat pourront bénéficier véritablement des retombées de ce projet.

Ce qui est en jeu, c'est de déterminer quels processus contrôlent l'état et l'évolution de cette région, soumise à l'augmentation séculaire des gaz à effet de serre d'une part, et à l'augmentation rapide de la pollution associé depuis quelques années au développement économique de l'Asie du Sud-Est. Les principalles retombées attendues sont de nouveaux instruments, des observations sans précédents des variables clés de la tropopause tropicale et un progrès considérable dans notre compréhension et notre modélisation de ce compartiment crucial du système climatique.