MIRIAD

MIRIAD

Système de Mesures scIentifiques de flux de suRface en mIlieu mAritime embarqué sur Drone
Coordinateur Greg ROBERTS
CNRM/GMEI/MNPCA
Correspondant CNRM-GAME Greg ROBERTS et
Sébastien BARRAU
Équipes CNRM-GAME Thierry BOURRIANNE
Frédéric BURNET
Jean-Michel ETCHEBERRY
Fabrice JULIEN
Jérôme VIVIAND
Type FEDER- FSE
Début 01 septembre 2015
Durée 4 ans

 Objectifs

L’objectif est de développer un système innovant d’acquisition de mesures embarqué à bord d’un drone pour répondre aux objectifs scientifiques suivants :
* Identifier les sources et les puits des aérosols dans la couche limite et la troposphère libre (ie. sel de mer, biogénique, nouvelle formation de particules d’origine anthropique et à longue distance) et leur contribution à distance aux aérosols marins.
* Caractériser la structure verticale de l’atmosphère (les aérosols et les paramètres météorologiques) afin de déterminer la contribution de la troposphère libre aux sources
d’aérosols dans la couche limite marine et d’évaluer le mélange vertical des aérosols dans la couche limite marine.

 Apports du CNRM

En tant que porteur, le CNRM assurera la conduite du projet et procédera à l’implantation et aux tests des instruments de mesure d’aérosols, d’humidité, de température et de radiométrie.
L’enjeu est d’acquérir un maximum d’expérience avec des drones de taille moyenne (20 kg/ charge utile 5 Kg , autonomie 5 à 10 h ) et de transférer au terme du projet l’exploitation de ces drones à SAFIRE.

 Description du projet

L’océan a été identifié comme l’une des régions clé pour les mesures de flux d’énergie et d’aérosols afin d’améliorer les modèles climatiques. En particulier, les études ont montré que pour évaluer l’effet indirect des aérosols sur le climat de la Terre, les sources et les puits des aérosols marins doivent être correctement paramétrés.
[Pierce et Adams, 2006, Pringle et al. 2010]. La faible concentration en aérosols dans les océans rend leur effet indirect plus sensible que dans d’autres régions de la Terre.
L’importance relative des sources locales d’aérosols à la surface (déferlement de vagues, bulles), le transport de nouvelles particules formées dans la troposphère libre et le transport à longue distance des aérosols demeurent des questions importantes non résolues. De plus, la formation des particules a rarement été mesurée dans les couches limites marines de l’océan ouvert [Heintzenberg et al., 2000 ; Koponen et al., 2002].Pourtant, malgré le rôle prépondérant des flux de surface rappelé ci-dessus, déployer des instruments de mesure à proximité de la surface marine (quelques mètres) dans les zones d’intérêt est techniquement très difficile ; ce qui a pour conséquence que les mécanismes de ces flux demeurent très mal connus à l’heure actuelle. En effet, les mesures à partir d’instruments fixés sur les navires scientifiques sont perturbées par les interactions entre la structure de ces derniers et la physique ambiante (perturbations aérodynamiques, et thermodynamiques).
De plus, les navires, en raison de leur faible vitesse de progression à l’échelle d’une zone d’intérêt de plusieurs centaines de kilomètres, ne permettent pas d’échantillonner de manière satisfaisante les phénomènes liés aux flux de surface qui se déroulent à l’échelle de la journée. D’autre part, les avions instrumentés tels que ceux de la flotte de SAFIRE ne peuvent ni voler à quelques mètres de la surface marine pour des raisons de sécurité évidentes, et leur endurance leur interdit de survoler des zones trop éloignées des côtes (500km maximum pour les ATR42).
Ainsi, les drones scientifiques à grande endurance apportent une réponse à la problématique posée : un système embarqué suffisamment élaboré leur permet d’évoluer à proximité de la surface marine en toute sécurité, et une endurance allant jusqu’à 10h assure un échantillonnage satisfaisant pour récolter des mesures de haute qualité scientifique. Par ailleurs, les drones peuvent être opérés en haute mer à partir de navires (catapultage et récupération dans un filet), ce qui leur donne potentiellement accès à n’importe quel endroit du globe maritime. Dans le projet MIRIAD, nous nous focalisons sur une des lacunes de la recherche scientifique par le développement d’un système innovant d’acquisition de mesures embarqué à bord d’un drone.

 Livrables

 intégration d’un radar altimétrique pour des vols rasants
 intégration de la charge utile scientifique (compteurs de particules, sonde turbulence)
 validation par une campagne de mesure finale.

 Partenaires

Boréal SAS ex AJS : Michel GAVART

 Suivi du projet

 Lancement du projet : Des drones pour la recherche météorologique
 livraison du drone Boréal
 vidéo de présentation du projet par Michel Gavart : société AJS.

 Film Projet MIRIAD : des drones pour améliorer les modèles

 journal de campagne finale RenovRisk/Miriad PHASE I sur l’ïle de La Réunion
 journal de campagne finale RenovRisk/Miriad PHASE II sur l’ïle de La Réunion

Portfolio