23 Janvier 2024

Mission

bpc_calipso-timeline_fr.gif

Percer les secrets des nuages et des aérosols

Le but de la mission est de fournir des mesures globales des aérosols et des nuages nécessaires pour arriver à une meilleure comprenhension du rôle des aérosols et des nuages dans le climat, et pour améliorer nos capacités à prédire les changements de climat à long terme ainsi que les variations climatiques saisonières ou inter-annuelles.
Calipso est une mission des sciences de la Terre sa durée initiale était de 3 ans mais la mission a été prolongée jusqu'à la fin de l'année 2023. Le satellite fait partie de l'A-Train, il est en orbite autour de la Terre a une altitude de 705 km, avec une inclination nominale de approximativement 98.2 degrés.

L'ensemble des instruments Calipso mesure les distributions verticales des aérosols des nuages dans l'atmosphère, ainsi que les propriétés optiques et physiques des aérosols et des nuages, qui influencent le bilan radiatif de la Terre.

Il est établi (rapport IPCC, 2001) que les principales incertitudes sur la prédiction de l'évolution du climat sont associées à l'impact radiatif des aérosols et des nuages.

La compréhension du bilan radiatif de la Terre suppose la mesure des flux radiatifs non seulement au sommet de l'atmosphère et à la surface mais aussi à différents niveaux de l'atmosphère.

Le lidar apporte la caractérisation des distributions verticales et la prise en compte des nuages multi-couches.

Une étape clé pour l'amélioration de la prise en compte des nuages dans les modèles de climat est de disposer de mesures simultanées de l'état de l'atmosphère, des propriétés microphysiques et optiques, et enfin des propriétés radiatives des nuages.

Calipso a fourni pour la première fois, une collecte de données de couverture géographique globale, avec des mesures de profils (à 30m près) et des mesures d'épaisseur optique des nuages et des aérosols.

Zoom sur les Objectifs Scientifiques

Premier objectif

Fournir un ensemble complet d'observations à partir desquelles il est possible de réaliser les premières estimations basées sur des mesures de l'effet radiatif direct des aérosols.

Les estimations du forçage radiatif des aérosols sont calculées en utilisant des modèles de transport des aérosols. La synergie des mesures résultant des missions EOS et Calipso doit permettre des progrès significatifs dans la paramétrisation de ces modèles (épaisseur optique, profil vertical, albédo de simple diffusion, intensité des sources) et donc la réduction des incertitudes actuelles sur les calculs radiatifs.

Deuxième objectif

Fournir une base de mesures pour une amélioration significative de la quantification de l'effet indirect des aérosols aux échelles globale et régionale.

Le lidar est particulièrement bien adapté à l'étude des interactions aérosols/nuages : il permet une bonne détection nuageuse et une identification séparée des aérosols et des nuages. Ses performances à détecter les aérosols à faible épaisseur optique, c'est à dire dans les conditions où l'interaction avec les nuages est maximale sont un atout supplémentaire.

La mesure conjointe du bilan radiatif avec Ceres sur Aqua fournit un ensemble complet de mesures pour cette problématique délicate.

Troisième objectif

Améliorer d'un facteur 2 la précision des estimations satellitales des flux radiatifs ondes-longues.

L'incertitude majeure sur ce thème réside dans la non prise en compte des nuages multi-couches qui représentent plus de la moitié des situations. Les capacités de pénétration du lidar de Calipso permettent de résoudre les systèmes multi-couches, en complément des données des instruments Modis et Ceres (à bord du satellite Aqua) en entrée des calculs de flux radiatifs.

Quatrième objectif

Améliorer la connaissance de l'effet des nuages sur le climat au travers d'une meilleure caractérisation des cirrus fins, des nuages polaires et des nuages multicouches pour lesquels l'imagerie passive est inadaptée.

La caractérisation simultanée de l'état atmosphérique (Aqua), des propriétés des nuages (Calipso, Asua/Modis) et des flux radiatifs (Aqua/Ceres).

Cinquième objectif

Optimiser la synergie lidar / "grand champ"

La validation des produits géophysiques des capteurs grand champ est toujours une opération lourde du fait de la difficulté de la collecte d'observations in-situ coïncidentes. Le fait de disposer des profils lidar quasi-simultanés de façon permanente est pour la validation de Aqua un atout considérable. En retour, après validation sur la trace lidar, les produits "grand champ" permettent d'étendre spatialement les propriétés déduites du lidar.

La quantification des objectifs scientifiques de la mission est proposée par thème, aérosols puis nuages. Il convient de noter que, par "construction" même, les performances ultimes ne peuvent pas être atteintes individuellement mais résulteront de la synergie des quatre missions de la formation : Aqua, Calipso, Cloudsat et Parasol.