Programmes de recherche > En cours > Bilan de carbone sur l'Atlantique nord, suivi en continu du CO2, O2, CH4, H20 et de la concentration isotopique de la vapeur d'eau atmosphérique à Ivittuut, Groenland

Retour à la liste

Bilan de carbone sur l'Atlantique nord, suivi en continu du CO2, O2, CH4, H20 et de la concentration isotopique de la vapeur d'eau atmosphérique à Ivittuut, Groenland

Acronyme
GRAAM

Référence
439

Domaine de recherche
Sciences de l'atmosphère

Région
Arctique

Ivittuut

Responsable du projet
Marc DELMOTTE

Laboratoires
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement - LSCE (CNRS, CEA, UVSQ, IPSL)

Date
En cours

Résumé

L’objectif principal de ce programme est double.

En premier lieu nous souhaitons mieux contraindre les bilans de carbone dans l’atlantique Nord et mieux comprendre les processus mis en jeu au niveau de l’océan. Pour ce faire nous disposons de deux instruments de suivi en continu de la composition atmosphérique, l’un dédié au CO2 et l’autre à l’oxygène (rapport O2/N2). La mesure conjointe de ces deux gaz nous apporte une information supplémentaire et originale sur la composante océanique du cycle du carbone et est directement exploitable par le travail de modélisation associé. Dans le présent projet nous proposons d’étendre le suivi en continu de la composition atmosphérique au méthane et à la vapeur d’eau via l’installation d’un instrument de nouvelle génération. Dans le contexte actuel d’un fort réchauffement des zones arctiques, de fortes rétroactions pourraient se produire, principalement engendrées par la libération d’hydrates de méthane dans les océans et/ou de la fonte du pergélisol dans cette zone.

Dans un deuxième temps, nous souhaitons profiter de l’opportunité de l’existence de la station et de l’émergence d’une toute nouvelle technique innovante pour établir la première station de suivi en continu de la composition isotopique de la vapeur d’eau au Groenland, en installant sur site un instrument de mesure en continu. La mise en place d’un tel observatoire ouvre de nouvelles perspectives scientifiques pour l’interprétation des enregistrements issus des forages polaires, mais aussi pour la validation du cycle de l’eau dans des modèles de circulation générale de l’atmosphère.

Dans les deux cas, la localisation du site sur la côte sud du Groenland revêt un intérêt majeur ; cette zone sous influence océanique est particulièrement sensible aux effets du réchauffement climatique et se trouve à la confluence des masses d’air en provenance de l’Amérique du Nord et de l’Europe. Les données issues de cette station seront exploitées conjointement avec plusieurs hiérarchies de modèles de transport atmosphérique et de modèles climatiques.

Ce programme s’inscrit dans le cadre du projet européen CarboOcean IP et du projet API n°32 POLARCAT : POLar study using Aircraft, Remote sensing, surface measurements and modelling of Climate, chemistry, Aerosols and Transport dont Kathy LAW du LATMOS est co-responsable.

Campagne 2012

Année 3/4

La prochaine mission de terrain sera une mission classique de maintenance des instruments et d’intercalibration (incluant les deux nouveaux analyseurs installés cette année). Il n’est pas prévu de nouvelles modifications ou de nouveaux instruments l’année prochaine sur site. La mission pourra être mise à profit pour effectuer un travail d’interview dans le cadre de l’ANR CEPT Greenland dans le village voisin d’Arsuk en lien avec les autorités locales.

Campagne 2011

Année 2/4

Pour la campagne 2011, nous prévoyons de coupler la mission de maintenance annuelle avec l'installation des deux nouveaux instruments de mesure en continu, l'instrument Picarro CH4/CO2/H2O et celui dédié à l'analyse isotopique de la vapeur d'eau. Comme habituellement les exercices d'inter-comparaison et de calibration seront menés durant cette campagne annuelle.
L'installation de nouveaux "aspirated inlet" pour l'analyseur O2 est aussi prévu durant cette mission.

Campagne 2010

Année 1/4

Les objectifs de la campagne de terrain 2010 sont doubles. Premièrement procéder à la maintenance et aux inter-calibration annuelles sur les instruments existants comme d'habitude. Deuxièmement nous tirerons profit de cette campagne de terrain pour installer le nouvel instrument de suivi en continu du methane, CO2 et H2O. Un échantillonnage de flacons spécialement dédiés à la mesure des isotopes du carbone et de l'hydrogène dans le méthane sera aussi réalisé pour tester la possibilité d'instaurer ces analyses en routine sur notre site, en collaboration avec Thomas Blunier à Copenhague.

Abstract

The main goal of this program is dual.

First, we aim to better constrain the carbon budget in the North Atlantic region and to better understand the ongoing processes particularly in the ocean. To do so, we have installed two continuous monitoring instruments, one dedicated to CO2 and the other to O2 (O2/N2 ratio).Using both measurements leads to complementary information on the oceanic component of the carbon cycle which can be used directly by modellers. Within the present project we propose to extend the continuous atmospheric monitoring to methane and H2O via the installation of a new generation instrument. Within the present day context of a strong warming of the artic region, strong feedbacks might occur, mainly driven by ocean methane hydrates release and/or permafrost thaw in the Artic region.

Second, we would like to take advantage of the existence of the monitoring station and of the recent occurrence of brand new innovative technique to set up the first water vapour isotopic content continuous monitoring in Greenland, by installing on site a continuous monitoring instrument. Such a new monitoring station would opens new scientific perspectives for ice core isotopic record interpretation but also to validate the water cycle within atmospheric general circulation models.

This work is part of the European project CarboOcean IP and of the IPY program n°32 POLARCAT : POLar study using Aircraft, Remote sensing, surface measurements and modelling of Climate, chemistry, Aerosols and Transport

Campaign 2012

Year 3/4

The scientificmain objective for the next field season is the classical yearly maintenance of the monotoring station (including the two new instruments set up this year).
Main tasks are the following ones :

  1. reference gas cylinders exchange (CO2 Caribou analyser, gas target for CO2-CH4-H2O Piccaro analyser)
  2. pumps maintenance (menbranes exchange, filters exchange and clean up)
  3. check up of the inlet lines, cleaning of the cryo-coolers, alcohol bath exchange
  4. Valco valves rotor exchange
  5. Licor 7000 check up and chemicals exchange (Caribou CO2 analyser)
  6. Water standard renewall and update
  7. Inter-calibrationexercices

We might take the opportunity of the next field campaign to contribute to local interviews of sheep farmer in Arsuk (neighbouring village), in cooperation with local authorities and within the context of the ANR Grennland project.

Campaign 2011

Year 2/4

For the 2011 field campaign we plan to couple the yearly maintenance including inter-comparison and calibration exercices as usual with the installation of the two new CRDS instruments, one for CH4/CO2/H2O continuous analysis and the other dedicated to the continuous analysis of isotopic water vapour.
The installation of new aspirated inlet for the O2 analyser will be done during this field trip.

Campaign 2010

The objectives of the 2010 field season are double. First, we will proceed to the yearly maintenance, calibration and inter-comparison exercices of the existing instruments as usual. Second we will take the opportunity of the field campaign to install the new CH4 - CO2 - H2O Picarro instrument to extend the continuous monitoring of the station to CH4 and H2O. Specific flasks sampling will also be organised to test the possibility to make complementary measurements for isotopic content of carbon and hydrogen within the methane samples in collaboration with T. Blunier in Copenhagen.

.