Des données sur la composition de l’atmosphère au service du climat

2023-2024
Dans le cadre du Service pour le Changement Climatique Copernicus (C3S) européen, l’IASB alimente de manière opérationnelle la Base de Données Climatiques (CDS) avec diverses séries de données sur la composition atmosphérique, dérivées d'observations satellitaires et au sol : plusieurs ensembles de données sur l’ozone issus du programme Climate Change Initiative (CCI) de l’ESA, des produits d’aérosols désertiques obtenus à partir de IASI, des climatologies d’aérosols stratosphériques provenant de GOMOS, ainsi qu’une série de données sur divers gaz en traces (CO, CH₄, O₃, NO₂, HCHO) constituée à partir du réseau de référence au sol NDACC.

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Données climatiques en libre accès

Le Service pour le Changement Climatique Copernicus (C3S) européen soutient la société en fournissant des informations fiables sur le climat passé, présent et futur, en Europe et dans le reste du monde. Il propose un accès gratuit et ouvert à des données climatiques et à des outils fondés sur les meilleures connaissances scientifiques disponibles.

Depuis la création du C3S en 2017, l’IASB est fortement impliquée dans une série de projets visant à la fourniture opérationnelle de données climatiques (CDRs) à long terme, relatives à la composition atmosphérique, dérivées d’observations satellitaires et au sol, et destinées à alimenter le Climate Data Store (CDS) du C3S. Cela inclut la mise à disposition de données satellitaires sur l’ozone, les aérosols désertiques et les aérosols stratosphériques, ainsi que de plusieurs séries de données de référence issues d’observations au sol.

L’ozone et d'autres gaz à effet de serre en tant que Variables Climatiques Essentielles

L’ozone est un gaz en trace important, qui joue un rôle clé dans la chimie atmosphérique et la qualité de l’air. À ce jour, il est le troisième contributeur au forçage radiatif troposphérique total, et figure à ce titre parmi les Variables Climatiques Essentielles (ECVs) définies par le Système mondial d’observation du climat (GCOS).

Depuis 2010, l’IASB mène les efforts européens pour le développement et l’évaluation de séries climatiques satellitaires de l’ozone, dans le cadre du programme Climate Change Initiative (CCI) de l’ESA. En 2017, la production opérationnelle des CDRs ozone a été transférée au C3S nouvellement créé, où l’IASB coordonne la fourniture des données sur l’ozone, tout en maintenant son rôle de référence scientifique au sein de l’ESA CCI.

L’IASB est également responsable de la fourniture, après un processus rigoureux d’assurance qualité, de données ECVs issues de mesures au sol du réseau NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change), concernant l’ozone, le CH₄ et le CO comme gaz à effet de serre, ainsi que le NO₂ et le HCHO, deux précurseurs de l’ozone troposphérique affectant la qualité de l’air.

Les aérosols, également des moteurs climatiques importants

L’IASB fournit des produits globaux sur l’épaisseur optique des poussières minérales et l’altitude moyenne des panaches, dérivés des instruments IASI opérationnels depuis 2006. Les aérosols désertiques résident majoritairement en dessous de 6 km d’altitude, proviennent de zones désertes et arides, et influencent le climat de manière directe et indirecte, notamment via leur effet sur la formation des nuages et sur les précipitations. Ils ont également un impact sur la santé humaine ainsi que sur diverses activités telles que le transport, l’aviation, les télécommunications ou encore la production d’énergie solaire.

En complément des poussières troposphériques, nous fournissons également des climatologies de paramètres radiatifs et microphysiques des aérosols stratosphériques, issues des expériences satellitaires GOMOS, couvrant la décennie 2002–2012. Ces climatologies englobent des situations très diverses en termes d’activité volcanique — principale source d’aérosols dans la stratosphère — et de charge en aérosols, ce qui les rend particulièrement précieuses pour les analyses climatiques.

Une évaluation rigoureuse de la qualité garantit la fiabilité des séries climatiques 

Toute donnée destinée au Climate Data Store (CDS) doit faire l’objet d’une vérification rigoureuse à l’aide de références externes, et être accompagnée d’un jeu complet d’indicateurs de qualité, permettant aux utilisateurs d’en juger la pertinence selon leur usage.

Cette évaluation est menée de manière systématique, notamment par la confrontation des séries satellitaires à des mesures de référence fiduciaires issues de réseaux de surveillance au sol tels que COCCON, GAW, NDACC, PGN ou TCCON, ainsi que par des validations croisées avec d’autres satellites de qualité connue.

Les données de référence issues des réseaux au sol sont elles-mêmes soumises à un contrôle de qualité, incluant des comparaisons inter-réseau ou inter-techniques, ainsi qu’une vérification de leur homogénéité à long terme.

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Figure 1: Moyenne annuelle de la profondeur optique de la poussière à 10 µm obtenue à l'aide de l'algorithme MAPIR de l'IASB à partir des observations de l'instrument IASI, année 2020.

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Figure 2: Série de données ECV sur l'ozone fusionnées de type GOME, couvrant trois décennies, basées sur des récupérations harmonisées à l'aide de l'algorithme GODFIT de l'IASB.