Cette page donne des informations sur les activités qui sont en lien avec la télédétection des aérosols atmosphériques avec la méthode AERUS-GEO.

 Résumé

• Introduction
• Produits aérosol disponibles
• Vers une restitution instantanée
• Autres activités

 Introduction

Les aérosols jouent un rôle clé dans l’étude du climat, la prévision du temps, la qualité de l’air et l’aviation civile. La télédétection spatiale constitue un outil unique pour étudier ces particules atmosphériques et leurs impacts aux niveaux régional et mondial. L’approche AERUS-GEO (Aerosol and surface albEdo Retrieval Using a directional Splitting method-application to GEOstationary data) a été développée par le CNRM pour traiter efficacement les observations de la caméra SEVIRI à bord du satellite géostationnaire Meteosat Seconde Génération (MSG) pour l’estimation des propriétés des aérosols.

 Produits aérosol disponibles

La méthode AERUS-GEO a été initialement développée pour fournir des estimations de l’épaisseur optique des aérosols à la fréquence quotidienne. La méthode de restitution repose sur l’inspection directionnelle et temporelle du signal satellite afin de séparer les contributions des aérosols et de la surface. Le couplage existant entre les deux est représenté par un modèle à noyaux. Une approche de filtre de Kalman est utilisée pour l’inversion mathématique de ce modèle et pour la propagation dans le temps des restitutions et des incertitudes associées.
Les sorties de l’approche AERUS-GEO comprennent une épaisseur optique des aérosols (AOD) moyenne sur la journée à 0,63 micromètres, l’exposant d’Angström entre 0,63 et 1,64 micromètres et les incertitudes associées. Toutes les variables sont diffusées sur la grille géostationnaire SEVIRI. La figure ci-dessous montre l’image en composés couleur du 30 mars 2010 à midi (à gauche) et la distribution spatiale de l’AOD quotidienne à 0,635 µm au 30 mars 2010 (à droite).

Les produits aérosols AERUS-GEO sont disponibles sur le site web ICARE (des informations sur les différents produits et sur le téléchargement des données sont disponibles à l’adresse suivante : https://www.icare.univ-lille.fr/projects/user-driven-projects/aerus-geo/).

 Vers une restitution instantanée

Bien que les produits AERUS-GEO actuels fournissent une mine d’informations, des études suggèrent qu’un écart de 30% est possible entre les valeurs d’AOD moyenne sur la journée et la concentration instantanée en aérosols au cours de la journée. De plus, le cycle diurne des aérosols est demandé par les communautés climatiques et météorologiques. Dans ce contexte, le CNRM s’efforce actuellement de restituer la charge en aérosol à la fréquence native de SEVIRI (c.-à-d. 15 minutes).
La version instantanée d’AERUS-GEO, à savoir i-AERUS-GEO, a récemment été développée. L’algorithme de restitution a été modifié de manière significative pour surmonter les défis de l’estimation instantanée. Ce travail a été réalisé dans le cadre d’un projet financé par EUMETSAT, faisant suite aux recherches initiées dans le cadre de l’activité fédérée d’EUMETSAT, LSA-SAF_2015-02. La figure ci-dessous montre les séries chronologiques de contenu en aérosol pour l’évaluation de i-AERUS-GEO (voir points magenta) sur trois stations au sol du réseau AERONET (voir points noirs). Les valeurs journalières d’AOD fournies par la méthode AERUS-GEO originelle sont également affichées (voir points orange). ICARE a également fourni un support technique pour le développement de l’algorithme i-AERUS-GEO.

Les travaux sur la restitution instantanée de la concentration en aérosol à partir des mesures de MSG se poursuivront à l’avenir avec l’amélioration de l’algorithme et son adaptation à la prochaine génération de satellites géostationnaires avec « Meteosat Third Generation ».

 Références de publications

• Ceamanos, X., Six, B., and Riedi, J. : Quasi-global maps of daily aerosol optical depth from a ring of five geostationary meteorological satellites using AERUS-GEO. Journal of Geophysical Research : Atmospheres, 126, e2021JD034906. https://doi.org/10.1029/2021JD034906 (2021).
• Ceamanos, X. ; Moparthy, S. ; Carrer, D. ; Seidel, F.C. Assessing the Potential of Geostationary Satellites for Aerosol Remote Sensing Based on Critical Surface Albedo. Remote Sens., 11, 2958, https://doi.org/10.3390/rs11242958, 2019.
• Ceamanos, X., D. Carrer, and J.-L. Roujean, An efficient approach to estimate the transmittance and reflectance of a mixture of aerosol components, Atmospheric Research, 137, 125-135, 2014.
• Carrer, D., Ceamanos, X., Six, B. & Roujean, J.-L. AERUS-GEO : A newly available satellite-derived aerosol optical depth product over Europe and Africa. Geophysical Research Letters 41, 7731–7738 (2014).
• Carrer, D., Roujean, J.-L., Hautecoeur, O. & Elias, T. Daily estimates of aerosol optical thickness over land surface based on a directional and temporal analysis of SEVIRI MSG visible observations. Journal of Geophysical Research : Atmospheres 115, (2010).

 Autres activités

Les autres activités liées à AERUS-GEO sont :

• Projet TOSCA sur l’intercomparaison de produits aérosols satellitaires financé par le CNES (coordinateur : LISA)
• Utilisation des informations sur les aérosols d’AERUS-GEO pour valider le modèle climatique régional ALADIN-Climat et pour l’assimilation dans le modèle de chimie-transport MOCAGE.