Etude de phénomènes lumineux transitoires par imagerie hyperspectrale embarquée à bord d'un ballon
Résumé
Ces vingt dernières années, la découverte des phénomènes lumineux transitoires dans la haute atmosphère (Transient Luminous Events, ou TLE) [1], et des flashs gamma d'origine terrestre (Terrestrial Gamma Flashes ou TGF) [2] a mis en lumière de nouveaux mécanismes d'interaction entre différentes parties de l'atmosphère (troposphère, stratosphère, mésosphère, ionosphère). En effet, la fréquence d'occurrence de ces phénomènes au-dessus des foyers orageux, et les énergies impliquées suggèrent l'intérêt de prendre en compte ce transfert d'énergie impulsionnelle entre la troposphère et les couches supérieures de l'atmosphère qui n'était pas fait jusqu'à présent. Ces phénomènes ont des effets non encore quantifiés qui font intervenir de nouveaux processus chimiques, effets qui pourraient avoir des implications plus larges et se manifester ailleurs dans le système solaire [3]. Le projet HALESIS (High Altitude Luminous Events Studied by Infrared Spectro-imagery) est un projet innovant qui vise à embarquer un imageur hyperspectral dans l'infrarouge moyen à bord d'un ballon stratosphérique. L'objectif de l'expérience sera de déterminer la perturbation induite par ces évènements dans les minutes qui suivent l'occurrence de ces évènements par des visées au limbe à partir d'un ballon situé typiquement à une altitude comprise entre 20 km et 40 km. La première partie de l'étude a consisté à vérifier la faisabilité de ce projet ambitieux en confrontant l'ordre de grandeur des signaux attendus aux performances de différents imageurs hyperspectraux (commerciaux ou non). F. Duruisseau et al. (LPC2E) ont simulé l'impact d'un Blue Jet sur la chimie atmosphérique à partir du modèle MIPLSAMO [4]. A partir de leurs prédictions théoriques, l'impact radiatif induit par un tel évènement isolé a été calculé. Pour cela, les radiances atmosphériques correspondant à la perturbation induite par les modifications de concentration d'O3, NO, NO2, NO+ ont été simulées (avec LBLRTM) en tenant compte des hypothèses de non équilibre thermodynamique local. Durant cet exposé, nous présenterons les résultats que nous avons obtenus, leur confrontation aux performances de l'instrumentation existante. Nous conclurons par la faisabilité de ce projet, mais également sur les défis qu'il reste à relever pour obtenir un imageur parfaitement adapté à l'expérience HALESIS. [1] Franz et al., Television image of a large upward electric discharge above a thunderstorm system, Science, 249 (1990) 48-51 [2] Fishman et al., Discovery of intense gamma-ray flashes of atmospheric origin, Science, 264 (1994) 5163 [3] Dubrovinet al., Sprite discharges on Venus and Jupiter-like planets: A laboratory investigation, J. Geophys. Res., 115 (2010) A00E34 [4] Duruisseau et al., private communication.