L’investissement dans l’action 4 vise à préparer les IR à intégrer des technologies innovantes et non conventionnelles en développement rapide, y compris des capteurs à faible coût ainsi que des capteurs intégrés et automatiques. L’objectif de cette action est de créer un nouvel ensemble d’instruments innovants et de services associés conçus dans le cadre de la vision stratégique des IR pour fonctionner dans les 10 à 20 prochaines années (TRL 6-7). L’accent sera mis sur le développement de nouveaux instruments pour les opérations futures des IR, y compris les tests de performance des capteurs non conventionnels. Un partenariat solide avec le secteur privé promouvant les PME nationales sera mis en œuvre dans le cadre de cette action.
Trois tâches sont prévues dans l’Action 4.
Action 4.1 : Développer une nouvelle génération de LIDAR fluorescents pour améliorer la caractérisation des aérosols résolue en hauteur dans les nuages et pour accroître la sensibilité aux bioaérosols.
Lidar LIFE (task 1.1)
Localisation : ATOLL (ATmospheric Observatory of LiLle), CNRS-LOA, Lille, France.
PI / Responsable : Qiaoyun HU.
Description : Le premier lidar de fluorescence de forte puissance, LIFE (Laser Induced Fluorescence Explorer), a été développé par le CNRS-LOA en collaboration avec l’entreprise française CIMEL, dans le cadre du laboratoire commun AGORA-Lab, avec le soutien du Labex CaPPA, de l’Université de Lille et de la Région Hauts-de-France. Conçu avec une architecture modulaire, le lidar LIFE est transportable et peut être configuré dans six modes spectraux différents, en fonction des objectifs scientifiques ou des variables atmosphériques d’intérêt. Dans sa configuration initiale de lidar conventionnel à longueurs d’onde multiples EARLINET/ACTRIS, les premières mesures démontrent sa capacité à étudier à la fois la troposphère et la stratosphère, avec une détection des aérosols jusqu’à 30 km d’altitude et un profilage de la vapeur d’eau jusqu’à 20 km.
Action 4.2 : Développer la capacité des IR à évaluer les performances des capteurs à bas coût, à optimiser leur utilisation en combinaison avec les stations de référence, et à fournir aux utilisateurs une batterie de boîtiers intégrés et autonomes.
Modular box interfacing sensors for gases and aerosols – Atmobox and captors
Localisation : ICOS Atmospheric thematic centre (ICOS-ATC) et IMT Nord-Europe, France.
PI / Responsable : Léonard RIVIER et Thérèse SALAMEH.
Description : L’IMT a développé une version spécifique de l’Atmobox pour la surveillance des gaz dans l’air ambiant, intégrant des capteurs à faible coût pour le dioxyde d’azote, l’ozone, les COV totaux et l’ammoniac. La chambre d’exposition des capteurs et les tuyauteries ont été optimisées entre les versions 1.0 (2023) et 2.0 (2024). Les tests préliminaires en laboratoire, réalisés dans des conditions contrôlées, confirment une amélioration des performances en termes de temps de réponse, de stabilité du signal et de reproductibilité. Le traitement des données avancé inclut désormais la correction des interférences dues aux paramètres environnementaux tels que l’humidité relative. Deux nouveaux Atmobox combinant à la fois des modules pour les gaz à effet de serre et pour les gaz de l’air ambiant seront mis en service.
Action 4.3 : Développer une nouvelle génération d’instruments intégrés pour les gaz réactifs, les gaz à effet de serre et les aérosols, à embarquer à bord des trains TGV et des avions A330neo et A350 (IAGOS), ce qui incitera les RI à développer davantage l’utilisation des plateformes mobiles dans le cadre de leurs activités.
CO2/CH4 instruments
Localisation : Airbus A330 (Beluga XL).
PI / Responsable : Philippe NEDELEC.
Description : Un nouvel analyseur de CO2/CH4, sans bouteilles d’étalonnage, a été développé au laboratoire GSMA. Ce nouveau prototype a été réalisé à la fin de l’année 2024. Depuis le début de l’année 2025, certains tests et ajustements ont été effectués pour maximiser la stabilité avec un seul étalonnage initial en laboratoire. La sensibilité, la précision et la stabilité ont été évaluées au laboratoire GSMA afin de s’assurer que les performances correspondent bien aux spécifications requises. La stabilité de l’instrument a été évaluée sur trois mois de mesures, avec des redémarrages à chaud et à froid, et les résultats obtenus sont très prometteurs, ce qui permet d’envisager le déploiement de cet instrument sur des sites où il n’est pas possible d’utiliser des bouteilles de gaz.
CH4/CO2 trains captors +laser adaptation
Localisation : Trains TGV.
PI / Responsable : Julien COUSIN.
Description : Un nouvel analyseur de CH4/CO2 par spectroscopie laser infrarouge a été développé au laboratoire GSMA/AEROLAB de l’Université de Reims. Cette nouvelle génération de capteur, qui fonctionne sans bouteille d’étalonnage, a été spécifiquement conçue afin de réaliser des mesures de concentrations des gaz à effet de serre CH4 et CO2 à bord de trains ou d’avions dans le but de bénéficier d’une large couverture spatiale et temporelle. Le premier prototype a été finalisé en novembre 2024. La sensibilité, la précision et la stabilité ont été évaluées sur une durée de trois mois au laboratoire GSMA afin de confirmer que les performances correspondent bien aux spécifications requises. Le capteur est actuellement en phase d’essais de validation au laboratoire LSCE/ATC depuis mai 2025. Les résultats obtenus sont très prometteurs, ce qui permet d’envisager le déploiement de cet instrument sur des porteurs ou sur des sites où il n’est pas possible d’utiliser des bouteilles de gaz sous pression.
Mobile Mini Lidar
Localisation : Moyens mobiles (Marion Dufresne, van instrumenté du LOA…).
PI / Responsable : Philippe GOLOUB.
Description lors d’une mission sur le navire Marion DUFRESNE : Faisabilité de l’intégration d’un mini-lidar automatique pour l’observation des aérosols dans le cadre de la campagne TRANSAMA, menée à bord du navire de recherche Marion Dufresne. Cette mission, réalisée entre avril et mai 2023. L’objectif de cette étude a été d’évaluer la faisabilité du déploiement d’un mini-lidar automatique pour des observations similaires, en réduisant la taille, le coût et l’automatisation des systèmes existants, tout en maintenant des performances optimales pour l’analyse des aérosols et la mesure de la couche limite marine. Ce mini-lidar, dans sa version finalisée (CE376) est un outil précieux pour des missions futures, permettant de collecter des données en temps réel.
CH4 analyser LICOR
Localisation : Trains TGV-M.
PI / Responsable : Julien COUSIN.
Description : Deux systèmes d’analyses mobiles de CO2 et CH4 sont en cours d’intégration et d’essais afin de réaliser dans un premier temps des mesures à bord du véhicule instrumentalisable du GSMA dans le but de valider l’ensemble puis à bord d’une rame du TGV-M. Ces systèmes sont basés sur des LICOR intégrés dans un ensemble embarquable incluant les systèmes de communication à distance, de gestion automatique des démarrages et extinctions et de transfert des données. Concernant les tests à bord du TGV-M, le calendrier est actuellement envisagé en fin d’année 2025.
