Détecter les nanoparticules absorbantes dans l’atmosphère

Alain Miffre, Christophe Anselmo et Patrick Rairoux (équipe Optique, Environnement et Télédétection), en collaboration avec Emeric Fréjafon de l'INERIS, ont publié un article intitulé "Lidar remote sensing of Laser-Induced Incandescence on light absorbing particles in the atmosphere " dans la revue Optics Express.

Comme le soulignent le dernier rapport du GIEC (2013) et les nombreux rapports sur la qualité de l’air, les nanoparticules de l’atmosphère, majoritairement de nature diélectrique, ont un effet sur le climat et la santé publique qui reste à quantifier. Une des incertitudes majeures porte sur l’aérosol organique (carbone organique, suies issues du carburant Diésel), qui absorbe très efficacement la lumière. Dans ce contexte, l’équipe OET a développé une méthode optique nouvelle, permettant de mesurer à distance les nanoparticules absorbantes contenues dans l’atmosphère. Pour discriminer les particules absorbantes de celles purement diffusantes, les auteurs ont exploité la loi fondamentale de Kirchhoff, associée au rayonnement de Planck émis par les nanoparticules diélectriques absorbantes de l’atmosphère, suite à leur incandescence induite par laser (LII).

Les auteurs ont identifié les exigences optiques nécessaires à l’observation de ce rayonnement de Planck dans l’atmosphère avec l’instrument lidar de l’ILM. La sensibilité atteinte permet de distinguer, à côté des raies de diffusion Raman associées à la vapeur d’eau, au dioxygène et au diazote atmosphérique, un spectre continu résultant de l’incandescence des nanoparticules absorbantes de l’atmosphère, induite par leur chauffage par le laser lidar. Ce travail ouvre la voie à la détection spatio-temporelle des suies et du carbone organique dans l’atmosphère, donnée essentielle pour lever les incertitudes actuelles sur l’aérosol organique en matière de climatologie, de qualité de l’air et de santé publique.

16/02/2015