Instrument compact et mobile de télédétection infrarouge autonome

2023-2024
Les concentrations croissantes de gaz à effet de serre sont en partie responsables du changement climatique. Pour surveiller les efforts de réduction des émissions et améliorer notre compréhension du cycle mondial du carbone, l’IASB a développé une plateforme de mesure mobile qui utilise la télédétection infrarouge pour surveiller les concentrations atmosphériques de ces gaz.

Le système compact capture la lumière du Soleil à l'aide d'un traceur solaire et l'analyse avec un spectromètre pour déterminer les concentrations de gaz. Ce système sera déployé dans des régions éloignées et utilisé pour mesurer les émissions des villes et des zones industrielles en Europe.

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Gaz à effet de serre dans l'atmosphère

Depuis la révolution industrielle, notre atmosphère a connu une augmentation dramatique des concentrations de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone et le méthane. Ces concentrations croissantes perturbent l'équilibre énergétique de la Terre, entraînant un changement climatique mondial.

Lors de la conférence sur le climat de Paris, les nations du monde entier se sont mises d'accord sur le fait que la réduction des émissions de gaz à effet de serre est cruciale pour limiter le réchauffement climatique. Pour garantir l’efficacité de ces efforts de réduction et pour mieux comprendre le cycle du carbone de notre planète, nous avons besoin de mesures précises des gaz à effet de serre dans l'atmosphère.

Technique de télédétection infrarouge au sol

Une façon de suivre les concentrations atmosphériques de ces gaz est la télédétection infrarouge basée au sol.

Cette technique capture la lumière directe du soleil à l'aide d'un traceur solaire - des miroirs motorisés qui suivent le chemin du soleil dans le ciel. Les miroirs du traceur envoient la lumière du soleil dans un instrument spécialisé appelé spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Il identifie les gaz à effet de serre par leur empreinte d'absorption de la lumière infrarouge unique dans le spectre infrarouge.

À partir de l'intensité de ces signaux d'empreinte digitale, les concentrations de gaz à effet de serre dans la colonne d'air s'étendant du sol jusqu'au sommet de l'atmosphère peuvent être déterminées.

Plateforme de mesure mobile

Pour étendre cette surveillance cruciale aux régions éloignées, l'IASB a développé une plateforme de mesure mobile. Ce système compact combine un traceur solaire miniature avec un petit spectromètre FTIR à faible résolution. Celui-ci est logé dans une enceinte étanche et contrôlée en température et peut ainsi fonctionner de manière fiable aussi bien sous la chaleur tropicale que dans le froid arctique.

Le système fonctionne automatiquement dès que la lumière du soleil est disponible et envoie les données à l'institut via des réseaux de données numériques. Grâce à sa faible consommation d'énergie, il peut fonctionner sur des panneaux solaires et des batteries dans des endroits reculés. Nous préparons le déploiement de ces systèmes au Brésil, en Congo et en Inde.

La portabilité de la plateforme la rend également inestimable pour mesurer les émissions urbaines et industrielles en Europe.

En positionnant plusieurs systèmes comparables autour des villes ou des zones industrielles lors d'une campagne à court terme, les scientifiques peuvent comparer les concentrations de gaz à effet de serre entre les emplacements sous le vent et sur le vent. Ces mesures révèlent des gradients de concentration à partir desquels - combinées aux informations météorologiques (surtout le vent) - les émissions totales de ces zones peuvent être calculées. En avril et mai 2024, une telle campagne a été menée autour de la ville et du port d'Anvers en utilisant notre système FTIR mobile et 3 autres instruments d'instituts partenaires.

 

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Ce système compact combine un suiveur solaire miniature avec un petit spectromètre FTIR à basse résolution, logé dans un boîtier étanche et à température contrôlée.

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Le système de mesure mobile fonctionne automatiquement dès qu'il y a du soleil et renvoie les données à l'institut via des réseaux de données numériques.

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En avril et mai 2024, une campagne a été menée dans la ville et le port d'Anvers à l'aide de notre système FTIR mobile et de trois autres instruments provenant d'instituts partenaires.