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Retour de mission - Campagne d’été 2014-15

par FAVIER Vincent - 26 mars 2015 - ( maj : 26 mars 2015 )

Fin de la saison d’été austral 2014-2015 sur le continent antarctique pour les équipes du LGGE. Comme chaque année, la courte saison d’été austral a été l’occasion pour les équipes de recherche du LGGE de réaliser un certain nombre de programmes de recherche en Antarctique, tant en région côtière (Stations de Dumont d’Urville – Cap Prud’Homme) qu’en région centrale (Station de Concordia). Voici résumé ici les travaux effectués :

Programme CALVA

Le programme CALVA (acquisition de données in-situ pour la CALibration et la VAlidation des modèles météorologiques et de climat) s’est déroulé en Terre Adélie et au Dôme C. Six sites d’observation et près de 100 instruments de mesure météorologique sont visités, entretenus et/ou améliorés au cours de chaque campagne, Ces observations incluent le profilage météorologique et/ou de la neige soufflée sur des tours dont la hauteur s’échelonne de 7 à 70 m suivant les sites. Au dôme C en particulier, cette campagne implique la visite d’entretien de stations météorologiques automatiques particulièrement isolées à 25 km au nord et au sud de la station. Cette année, l’opération la plus lourde fut le déplacement certaines stations fortement enneigées, pour les placer sur des traineaux.

CALVA-D17 Légende : Déplacement du mât de D17. Projet IPEV-CALVA. L’accumulation des 4 dernières années avait recouvert le bas de la station de D17 (66°43’S, 139°42’E, le 5/1/2015). Cette station effectue le profilage du vent et de la température sur 7m et évalue du flux de neige soufflée. Pour remettre la station en état, il fallait creuser à 4m de profondeur puis soulever la station avant de la réimplanter. (Crédit photo : V. Favier, UJF/LGGE/IPEV)

Programme NITEDC

Le programme NITEDC est consacré à l’étude du transfert de l’information chimique entre l’atmosphère et la neige/glace en mettant en œuvre des techniques de chimie des isotopes stables centrées sur le oxy-anions (sulfate et nitrate), espèces bien enregistrées dans les carottes de glace. Au cours de cette nouvelle saison 2014-2015, trois objectifs étaient assignés aux personnels présents sur le site, Joel Savarino (Responsable du programme – Analyse de la carotte Subglacior), Nicolas Caillon (Ingénieur – suivis atmosphérique et neige), Elsa Gautier (Doctorante – analyse de la carotte ABN) et Roxanne Jacob (Hivernant – suivis atmosphérique et neige). Le premier objectif consistait à maintenir les suivis quotidien et hebdomadaire des espèces atmosphériques et de la neige pour documenter le transfert air-neige dans un contexte de variabilité interannuelle. Ce travail se poursuit durant la période hivernale et est pris en charge par l’hivernante chimiste, Roxanne Jacob. Le second objectif a consisté en l’analyse du sulfate et du nitrate à haute résolution de la carotte ABN, obtenue lors d’un forage Franco-Australien sur le site de « Aurora Bassin North », travail préliminaire avant l’analyse isotopique. Enfin, la dernière tâche a permis l’extraction du nitrate et du sulfate sur une carotte extraite lors de l’opération de forage du projet Subglacior. La mesure des échantillons de glace, conditionnés pour l’analyse isotopique, s’effectuera à Grenoble.

NITEDC Légende : Décontamination au couteau céramique d’une section de carotte de glace avant l’extraction du sulfate et nitrate sur résine échangeuse d’ions (Crédit Photo : T. Vergoz)

Programme GMOStral

Dans le cadre du programme européen GMOS, l’étude du mercure atmosphérique se poursuit à Dôme C, Dumont d’Urville et Ile Amsterdam. Plus de trois années de données continues ont été collectées sur les trois sites grâce au soutien technique des hivernants. Cela devrait permettre de mieux comprendre la dispersion dans l’hémisphère Sud de ce contaminant qui touche les chaînes alimentaires et les populations de l’ensemble de la planète. Dans le cadre de la campagne d’été 2014-2015, les opérations du programme menées à DMC, DDU et AMS ont consisté à :

  1. Auditer le site d’observation après une nouvelle année de fonctionnement ;
  2. Procéder à la maintenance annuelle et la validation métrologique des appareils (contrôles divers en lien avec les Procédures Opératoires Standards définies par le programme Européen GMOS) ;
  3. Poursuivre la formation de terrain des nouveaux hivernants qui ont en charge la gestion des analyseurs de mercure au cours de l’année 2015. L’ensemble des opérations a été réalisé avec succès. Les séries d’enregistrement des teneurs atmosphériques en mercure dans les trois sites d’observation gérés par le LGGE dans cette région du globe sont ainsi toujours en cours.

GMOSTRAL Légende : Abri laboratoire dans lequel sont installés les équipements du programme GMOStral à Dôme C (Crédit photo : O. Magand, CNRS/LGGE/IPEV)

Programme DACOTA

Le programme DACOTA a pour objectif d’observer et de comprendre la dynamique de l’écoulement du glacier de l’Astrolabe à proximité de la base de Dumont d’Urville. Au cours de la campagne 2014/15 les activités du programme DACOTA (1053) se sont déroulées en tout début de saison (pré-visite des stations GPS) par E. Le Meur et ont ensuite été complétées, entre les rotations R2 et R3, par M. Sacchettini secondé par A. Thollot (hivernant du programme d’observation CESOA). Le réseau GPS a été reconditionné pour un nouvel hivernage, certaines balises ont été repositionnées (du fait du déplacement important du glacier) et l’ensemble des données récupérées (voir graphe de déplacement de chacune des balises). Cette année s’est caractérisée par des mesures en continu sur toute l’année pour l’ensemble du réseau (à une exception près) démontrant ainsi le caractère désormais complétement opérationnel du réseau. Des données de GPS différentiel cinématique le long de profils définis ont aussi été acquises dans le cadre du suivi à long terme des variations d’épaisseur du glacier.

DACOTA Légende : Déchargement des données des GPS mesurant le déplacement de la glace, glacier de l’Astrolabe - février 2015 (Crédit photo : T. Vergoz)

Projet SUBGLACIOR

Le projet SUBGLACIOR ambitionne d’effectuer un forage de grande profondeur à l’aide d’une sonde hautement innovante, permettant l’analyse de la glace en temps réel, avec en ligne de mire la découverte d’un site permettant de retracer plus 1 million d’année de climat. Philippe Possenti et Romain Duphil (ingénieurs du LGGE) ont installé le tubage étanche final au travers des 100 mètres d’épaisseur de névé, en vue du déploiement de la sonde SUBGLACIOR en 2016/17 à Concordia. Ils ont aussi pu tester avec succès une version miniature de la sonde permettant d’évaluer les performances d’évacuation des copeaux de forage.

Subglacior Légende : plate-forme d’installation du tubage étanche de 100 mètres dans le névé, en vue du déploiement de la sonde SUBGLACIOR en 2016/17 à Concordia. Crédit photo : P. Possenti, CNRS/LGGE/IPEV

Programme GLACIOCLIM

Depuis la campagne d’été 2003/04, les réseaux de balises du service d’observation GLACIOCLIM permettent de suivre l’évolution de l’accumulation de neige en zone côtière, sur 156 km vers l’intérieur des terres et à Dôme C. La mesure et l’entretien de ces réseaux ont été effectués comme chaque année, donnant accès à la plus longue série homogène et sur une telle étendue actuellement disponible en Antarctique. Les stations météorologiques du programme ont aussi été entretenues et déchargées.

Programme ASUMA

Le programme ASUMA a pour objectif d’améliorer la précision de l’estimation de bilan de masse de surface en Antarctique en se concentrant sur la zone de transition côte plateau. Le principal chantier de ce programme sera la réalisation d’une traverse scientifique au cours de la saison 2016-17. D’ici là, il est fondamental de tester dans quelle mesure les signaux observés dans des carottes de glace sont interprétables en terme de signal climatique là où le vent et la redistribution de la neige perturbent grandement les dépôts. Une analyse du rapport signal sur bruit a été proposée. Deux jeux de 3 carottes ont ainsi été collectés sur 2 sites d’accumulation très différente, respectivement à 16 et 19km de Cap Prud’homme.

ASUMA Légende : Visite inattendue lors d’un carottage en zone côtière (66°45’S, 139°35’E, le 17/1/2015). La réalisation de plusieurs forages a été effectuée pour évaluer le rapport signal sur bruit à environ 20 km des côtes. Dans ce monde de glace, un visiteur inattendu (une Océanite de Wilson entre les foreurs) vient nous rendre visite (crédit photo : V. Favier)

Programme CESOA

Le Service d’Observation CESOA vise à documenter sur le long terme les composés soufrés dans l’atmosphère des hautes latitudes Sud et leur lien avec le climat (Stations Dumont d’Urville et Concordia). Comme chaque été, la présence d’un chercheur du LGGE sur le terrain vise à garantir le bon déroulement des mesures sur le long terme (maintenance des équipements, remplacement de pièces, mesures d’intercalibration,…) mais aussi la formation sur le site du personnel hivernant à qui les prélèvements et analyses sont confiés pour l’hiver. Dans le cadre d’une année de volontariat scientifique gérée par l’IPEV, S. Oros et G. Dufresnes à Dumont d’Urville, R. Jacob à Concordia assureront les mesures routinières et la veille des équipements des différents programmes du LGGE au cours de l’hiver polaire.

Programme NIVO

Les interactions entre la neige présente à la surface et l’atmosphère sont très fortes et sont responsables de boucles de rétroaction importantes du système climatique, particulièrement dans les régions enneigées comme en Antarctique. Le projet NIVO a pour objectif de mieux quantifier ces interactions et d’améliorer leurs prévisions par les modèles d’évolution de la neige. Travaux réalisés pendant la saison estivale 2014-2015 : Hélène Freville a réalisé le suivi temporel de la densité et de la taille des grains de neige dans la couche de surface, ainsi que la caractérisation fine de la variabilité spatiale de la température de surface de la neige (mesures infra-rouge). Eric Lefebvre a installé plusieurs nouveaux instruments automatiques :

  1. une station de mesure de la température de surface à 25 Km au Nord de Concordia qui vient compléter le réseau existant (station à 25 Km Sud et une autre à Concordia).
  2. un laserscan durci développé au LGGE pour réaliser le suivi temporelle de la rugosité de la couche de surface, y compris pendant l’hiver.
  3. une station de mesure du vent et de la température de l’air à 3 niveaux proches de la surface (en complément des mesures réalisées par le programme CALVA).

Eric a aussi réalisé la maintenance de l’ensemble de notre parc d’instruments automatiques installés pour certains depuis 2007, et en particulier le changement du système d’acquisition de notre grappe de sondes de température dans la neige. En collaboration avec le LSCE, Mathieu Casado (LSCE) a initié des premières mesures pour le suivi temporel de la composition isotopique de l’eau à la fois dans l’air et dans la neige en lien avec les processus de métamorphose de la neige en surface.

programme Nivo Légende : zone d’étude de la neige instrumentée par le programme Nivo. (crédit Photo E. Lefebvre)

Post-scriptum :

Ont participé à ces missions pour le compte du LGGE : O. Alemany, H. Angot, N. Caillon, R. Duphil, V. Favier, H. Freville, E. Gautier, C. Genthon, B. Jourdain, N. Jourdain, E. Lefebvre, E. Le Meur, O. Magand, P. Possenti, M. Sacchetini, J. Savarino, E. Vignon. Dans le cadre d’une année de volontariat scientifique gérée par l’IPEV, S. Oros et G. Dufresnes à Dumont d’Urville, R. Jacob à Concordia, J. Marais et N. Joly à Amsterdam assurent les mesures routinières et la veille des équipements des différents programmes du LGGE au cours de l’hiver polaire. Le LGGE remercie chaleureusement l’IPEV pour la mise à disposition des moyens logistiques permettant au LGGE de travailler dans ces environnements extrêmes.