Resumen de Variabilités de la vapeur d'eau et de la température troposphérique au Dôme C (station Concordia), Antarctique: Partie I : l'instrument Hamstrad

Philippe Ricaud

• français

  Le programme H2O Antarctica Microwave Stratospheric and Tropospheric Radiometers (Hamstrad) a pour but le développement d'un radiomètre micro-onde pour sonder la vapeur d'eau (H2O) et la température troposphérique au-dessus du Dôme C, station Concordia, Antarctique (75°06'S, 123°21'E, 3233 m au-dessus du niveau moyen de la mer), l'un des sites les plus froids et les plus secs de la planète. Le projet vise à étudier sur une période supérieure à dix ans l'influence du changement climatique sur le bilan de la vapeur d'eau atmosphérique, gaz à effet de serre majeur modifiant directement et indirectement (au travers des nuages) le bilan radiatif terrestre. Mesurant à 60 GHz (raie de la molécule de dioxygène (O2) pour en déduire la température) et à 183 GHz (raie de vapeur d'eau), ce radiomètre unique et à l'état de l'art a pu être installé sur le site une première fois en janvier 2009 (12 jours) et définitivement en janvier 2010 après une phase de validation au pic du Midi, en France, de février à juin 2008. Les mesures du radiomètre Hamstrad permettent de remonter aux profils verticaux de H2O et de la température, du sol à 10 km d'altitude avec une résolution temporelle de 7 minutes et des résolutions verticales de 30 à 50 m dans la couche limite atmosphérique, 100 m dans la troposphère libre et 500 m dans la haute troposphère-basse stratosphère. Comme l'instrument échantillonne le cycle diurne avec une bonne résolution, il permet entre autre la validation des produits spatiaux et des analyses météorologiques. Des comparaisons systématiques ont été entreprises au Dôme C avec des mesures in situ, des radiosondes, des instruments spatiaux comme l'instrument Infrared Atmospheric Sounder Interferometer (Iasi) à bord de la plateforme MetOp-A et l'instrument Atmospheric InfraRed Sounder (AIRS) sur la plate-forme Aqua et les analyses du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT). Les mesures de température et d'humidité absolue de Hamstrad sont d'une très grande qualité dans la couche limite atmosphérique, se dégradent dans la troposphère libre et perdent en sensibilité dans la haute troposphère-basse stratosphère.

• English

  The H2O Antarctica Microwave Stratospheric and Tropospheric Radiometers (Hamstrad) program aims to develop a ground-based microwave radiometer to measure tropospheric water vapor and temperature vertical profiles above the Dome C station, Concordia, Antarctica (75°06'S, 123°21'E, 3233 m above mean sea level, amsl), one of the coldest and driest sites on the Earth. The project intends to study over a time frame greater than ten years the impact of climate change on the budget of atmospheric water vapor (H2O), a major greenhouse gas affecting directly and indirectly (through clouds) the Earth radiative balance. Operating at 60 GHz (dioxygen line to deduce temperature) and at 183 GHz (H2O line), the state-of-the-art radiometer has been installed on site in January 2009 (for 12 days) and is definitively operating since January 2010 after a validation phase at the Pic du Midi station (France) from February to June 2008. Hamstrad measurements can provide vertical profiles of H2Oand temperature from the ground to 10 km above the surface with a time resolution of 7 minutes and a vertical resolution of 30-50 m in the planetary boundary layer, 100 m in the free troposphere and 500 m in the upper troposphere-lower stratosphere. Since the instrument is sampling the diurnal cycle with a good resolution, it can help to validate measurements from spaceborne instruments and meteorological analyses. Systematic comparisons have been performed above Dome C with measurements from in situ sensors, radiosondes, spaceborne instruments such as the Infrared Atmospheric Sounder Interferometer (IASI) onboard the MetOp-A platform and the Atmospheric InfraRed Sounder (AIRS) onboard the Aqua plateform together with the analyses from the European Centre for Mediumrange Weather Forecast (ECMWF). Temperature and absolute humidity measurements fromHamstrad are of a great quality in the planetary boundary layer, degrading in the free troposphere to lose sensitivity in the upper troposphere-lower stratosphere.