La dynamique de la Terre, de son noyau à son atmosphère

Visualisation de l’intérieur du noyau Terrestre, tel que modélisé dans une simulation numérique de la géodynamo (vue du plan équatorial et d’une surface sphérique près de la graine solide, depuis le pôle Nord). Les lignes de force du champ magnétique (en orange) sont étirées par le cisaillement créé par la convection turbulente du noyau (en bleu et rouge), et tendent à s’aligner sur celui-ci.

La nacelle HEMERA-2 est acheminée vers son ballon accessoire avant leur accrochage à un ballon stratosphérique ouvert (BSO) au centre spatial d'Esrange, près de Kiruna, en Suède. Cette nacelle pèse environ 800 kg et peut transporter 1,2 tonne jusque dans la stratosphère. Le ballon accessoire sert alors à alléger la nacelle lors du décollage et l’empêche d’être traînée au sol. Dans le cadre de la mission Klimat du Centre national d'études spatiales (Cnes), elle est embarque des instruments…

Shelter de sismologie, à 1 km de la base Concordia, en Antarctique. Ce shelter permet l'accès à la cave sismologique et aux sismomètres installés à 15 m sous la surface. Ces équipements correspondent à une station sismologique large-bande de type "observatoire". Cette station sismologique fait partie du programme de sismologie à Concordia, Sismordia, qui a 2 objectifs : le fonctionnement d'une station sismologique large-bande proche de la base et le déploiement de stations autonomes…

Premier essai en mer du prototype du profileur VVP (Vertical Velocity Profiler) destiné à mesurer les courants marins verticaux. Il a été mis à l'eau dans la rade de Marseille, dans la mer Méditerranée, par l'Antédon II, un navire de la flotte océanographique française. Deux plongeurs accompagnent le prototype et réalisent la couverture photo et vidéo afin de documenter son comportement in situ. Le VVP a été imaginé et fabriqué par l'Institut méditerranéen d'océanologie (MIO). Cette image a été…

Modèle de convection fictive du manteau terrestre en présence de supercontinents. A gauche, les flèches représentent les vitesses de déplacement, le bleu représente les continents et le rouge les limites des plaques peu résistantes. En profondeur (à droite), plus les couleurs vont vers le rouge, plus la température est élevée, plus les couleurs vont vers le bleu, plus la température est faible.

Représentation des lignes de champ magnétique (lignes fines) et de la vitesse angulaire du liquide (codée en couleurs), dans l'expérience Derviche Tourneur Sodium (DTS). Dans ce modèle de noyau terrestre miniature, 40 litres de sodium liquide sont confinés entre deux sphères de métal concentriques et en rotation. Un aimant au centre de la sphère interne fournit un fort champ magnétique et la rotation entraîne très efficacement le liquide conducteur. Cela a permis de déterminer que la turbulence…

Shelter de magnétisme enseveli par une tempête de neige, base Concordia, Dôme C, en Antarctique. Ce shelter sert pour l'enregistrement des variations du champ magnétique terrestre.

Gravimètre supraconducteur du Résif, hébergé par l’Ecole et observatoire des sciences de la Terre de Strasbourg. Les gravimètres permettent de quantifier la composante verticale de la pesanteur. Celui-ci fournit la contribution française aux mesures continues des variations temporelles du champ de pesanteur terrestre. Ces mesures permettent d’étudier des phénomènes géophysiques, depuis les modes propres de la Terre (les vibrations du Globe terrestre hors des séismes) jusqu’au mouvement du pôle…

Mesure de la pesanteur dans un site souterrain naturel sur le plateau du Larzac, en Occitanie, à l’aide d’un gravimètre relatif. La pesanteur résulte des forces exercées sur un corps par l’attraction de la masse terrestre. Les gravimètres relatifs ne mesurent pas une valeur absolue mais la différence du champ de pesanteur entre deux points, ce qui permet de cartographier la différence de pesanteur par rapport à un point de référence (ici la surface) au cours du temps. Cet instrument appartient…

Descente d'un capteur vélocimétrique en fond de puits sur le site pilote de l'Observatoire de Chambon-la-Forêt, dans le Loiret. Il appartient à une série de capteurs installés à 5 m, 10 m et 20 m de profondeur afin de tester la profondeur optimale dans le cadre de la construction du Réseau large bande permanent français (RLBP). Le capteur est suspendu à un filin et descendu dans le puits. Une LED indique son orientation, pour que l’opérateur puisse corriger toute déviation durant la descente…

Opération de caractérisation des conditions de site près de la station sismologique Résif-Rap CGLR, au pied de la montagne Pelée, en Martinique. La caractérisation systématique des conditions de sites est un volet fondamental pour une meilleure utilisation des données dans les études d’aléa sismique et pour la prédiction du mouvement du sol. Le Réseau accélérométrique permanent (Rap) enregistre les mouvements forts du sol en cas de séisme, grâce à un réseau de stations situées dans les zones…

Station sismologique REYF implantée sur la montagne du Rey, dans les Pyrénées-Atlantiques, à 770 m d’altitude. Au premier plan, le local technique qui protège le matériel d'acquisition et de transmission des données et les panneaux solaires alimentant la station. En amont, le puits sismique qui contient le capteur installé à 5 m de profondeur. Cette station est intégrée au Réseau large bande permanent (RLBP) dédié à l’observation sismologique permanente en France métropolitaine. Les stations…

Sismomètre fixé sur une dalle en béton profondément scellée dans la lave solidifiée du Piton de la Fournaise, sur l’île de La Réunion. Un réseau de quatorze sismomètres est installé sur le cône principal du volcan pour mesurer et suivre les éboulements qui ont lieu dans les cratères Dolomieu et Bory pour mieux les modéliser. L'Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise (OVPF) dispose d’une centaine d’instruments en fonctionnement continu, répartis sur 54 sites du massif du Piton de la…

Cathodes contenant des échantillons qui seront mesurés à l'aide du spectromètre de masse par accélérateur ASTER (à l’arrière-plan). Cet instrument mesure des rapports isotopiques (rapports des nombres d'atomes de deux isotopes dans un même échantillon) à partir desquels on peut calculer les concentrations en nucléides cosmogéniques des roches dont sont issus ces échantillons. C'est une méthode de datation absolue utilisée pour déterminer la durée d’exposition d’une roche aux rayonnements…

Sélection d’un échantillon de granite prélevé au col du Lautaret, dans les Alpes françaises, pour mesurer sa concentration en nucléides cosmogéniques. Cette méthode de datation absolue est utilisée pour déterminer la durée d’exposition d’une roche aux rayonnements cosmiques. Les nucléides cosmogéniques sont des isotopes produits par réactions nucléaires lorsqu'une roche est exposée aux rayons cosmiques et qui s'accumulent donc à partir du moment où la roche arrive en surface. Les isotopes…

Expérience de modélisation analogique consacrée à l'étude de l'évolution dynamique des reliefs d'une chaîne de montagne. Dans ce bac sont disposées des couches de sable de différentes couleurs, avec lesquelles les chercheurs simulent l'érosion. A l'aide de brumisateurs, ils reproduisent ruissellement, transports de matière, formation de bassins versants et de fleuves... L'objectif de ce type d'expérience est de mieux comprendre les interactions qui existent entre l'activité géologique,…

Mesure de la profondeur de la surface de la nappe phréatique (son toit) qui s’étend sous l'île de Nxaraga, dans le Delta de l’Okavango, au Botswana, à l’aide d’un piézomètre. Le fleuve Okavango se jette dans le désert du Kalahari, créant au niveau du cône alluvial une oasis alimentée par une crue annuelle. Des scientifiques français, accompagnés de chercheurs botswanais, étudient le fonctionnement de ce système endoréique (où les eaux ne gagnent pas la mer) en constante évolution depuis dix…

Relevé d’une station météorologique à Nxaraga Camp, un site d’observation de l’université du Botswana situé sur l’île du même nom, dans le Delta de l’Okavango. Le fleuve Okavango se jette dans le désert du Kalahari, créant une oasis au niveau du cône alluvial. Ce système endoréique (où les eaux ne gagnent pas la mer) est contrôlé par une crue annuelle : lors de l’hiver austral, l’eau tombée durant la saison des pluies en Angola envahit le cône alluvial où elle est piégée pendant plusieurs mois…

Relevé GPS dans le Delta de l’Okavango, au Botswana, pour évaluer les variations altimétriques entre les différents compartiments du paysage. Le fleuve Okavango se jette dans le désert du Kalahari, créant au niveau du cône alluvial une oasis alimentée par une crue annuelle. Des scientifiques français, accompagnés de chercheurs botswanais, étudient le fonctionnement de ce système endoréique (où les eaux ne gagnent pas la mer) en constante évolution depuis dix mille ans. Cette zone…

Relevé des données d'un gravimètre, à l'Observatoire Hydro-Géochimique de l’Environnement (OHGE), au sein du bassin versant du Strengbach, dans le massif vosgien. Le gravimètre permet de mesurer la pesanteur terrestre. La gravité est modifiée par la redistribution des masses d'eau souterraine. Ainsi, plus il y a d'eau plus la gravité est importante. En relevant régulièrement ces données, les scientifiques pourront connaître les évolutions des stocks d'eau dans le sol. Les chercheurs de l'OHGE…

Interférogramme du séisme du 8 octobre 2005 au Cachemire, Pakistan. La zone observée est de 250 km sur 400. Un modèle de glissement sur le plan de faille (rupture due au séisme) reconstitue les champs de déplacements correspondant à l'interférogramme.

Le trajectographe à muons pointant vers le sommet du volcan Snaefellsjökull qu'il va imager, en Islande. Le détecteur de muons est placé à distance du Snaefellsjökull de manière à visualiser tout le volcan et le ciel, pour effectuer les corrections dynamiques des images. Après cette image test, il sera approché de la cible pour obtenir une image de meilleure résolution. Jacques Marteau, lauréat de la médaille de l'innovation du CNRS 2022 à l'origine de la start-up Muodim, et l'équipe de…

Antenne GNSS installée sur un tripode près du glacier Vatnajökull, en Islande, lors d’une campagne de mesures géodésiques pour suivre l’impact du changement climatique. Ce phénomène induit un réajustement isostatique croissant (les masses rocheuses, comprimées par le poids de la couche de glace, se soulèvent lorsqu’elle fond) et des diminutions de contraintes sur les volcans chapeautés par une calotte glaciaire. Ce système de positionnement par satellites appartient au parc national Résif…

Dunes longitudinales reproduites expérimentalement dans l'eau, la longueur d'onde est de l'ordre du centimètre. Le modèle est constitué de billes de verre dont le mouvement est impulsé par de l'eau. En modélisant un désert où le vent souffle dans deux directions, des chercheurs ont mis en évidence la dynamique de formation et l'évolution de deux types de dunes : transverses et longitudinales. Ils ont démontré que ces dernières ainsi que les barchanes (dunes formées dans un régime de vent à une…

Sismomètre sur le glacier d'Argentière, dans le massif du Mont-Blanc. Il fait partie d'un réseau de cent capteurs sismiques que les scientifiques du projet RESOLVE doivent mettre en place à la surface du glacier, complétant ceux installés dans la roche de ses galeries souterraines. Ils doivent être positionnés selon un maillage déterminé, avec une distance inter-capteurs de cinquante mètres, selon des positions GPS précises, et sont ensuite calibrés. Chaque nœud du réseau est composé d'un…

Sismomètre dans son support fixé dans la roche d'une des galeries souterraines du glacier d'Argentière, dans le massif du Mont-Blanc. Il fait partie d'un ensemble de douze sismomètres installés par les scientifiques du projet RESOLVE dans les galeries du glacier, dans le but de mettre ce dernier sur écoute, depuis sa base jusqu'à sa surface. Ces capteurs sismiques peuvent détecter et mesurer l'ouverture ou la fermeture de crevasses, les écoulements provoqués par la fonte de l'eau, ou encore le…

GPS différentiel permettant de mesurer une position à la surface du globe avec une précision de l'ordre du millimètre. Il est utilisé ici par les scientifiques du projet RESOLVE pour mesurer précisément la position de tous les capteurs déployés en surface du glacier d'Argentière dans le massif du Mont-Blanc. Un réseau de cent sismomètres est mis en place à la surface du glacier, complétant ceux installés dans la roche de ses galeries souterraines. Ils doivent être positionnés selon un maillage…

Contrôle d'un sismomètre placé à l'intérieur d'un trou creusé dans la neige, sur le glacier d'Argentière, dans le massif du Mont-Blanc. Il fait partie d'un réseau de cent capteurs sismiques que les scientifiques du projet RESOLVE doivent mettre en place à la surface du glacier, complétant ceux installés dans la roche de ses galeries souterraines. Ils doivent être positionnés selon un maillage déterminé, avec une distance inter-capteurs de cinquante mètres, selon des positions GPS précises, et…

Mesure au GPS différentiel d'une cible peinte sur la roche au niveau du front du glacier des Bossons, dans le massif alpin du Mont-Blanc. Cette cible sert de référence précise pour l'établissement de modèles numériques de terrain à l'aide de photographies aériennes par drone.

Station météorologique automatique installée à proximité du glacier d’Argentière, dans le massif du Mont-Blanc, Haute-Savoie. En arrière plan, le sommet de l’aiguille Verte. Les mesures météorologiques conduites à proximité immédiate des glaciers suivis par l’Institut des géosciences de l’environnement (IGE) permettent de mieux contraindre les paramètres qui jouent un rôle, en particulier, sur la fonte de ces glaciers et d’aider à modéliser leur évolution future. Elles s’insèrent dans le cadre…

Campagne de forages à eau chaude pour déterminer précisément l'épaisseur de glace en différents points de la langue du glacier des Bossons, dans le massif alpin du Mont-Blanc.

Mesures Lidar pour cartographier la partie basse du glacier d’Argentière, dans le massif du Mont-Blanc, Haute-Savoie. En arrière plan, de droite à gauche, les sommets de l’aiguille Verte, des Droites, des Courtes et du Triolet. Ces mesures sont conduites ici par un scientifique de l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) Grenoble avec le LaserScan acquis dans le cadre du Labex Observatoire des sciences de l’univers de Grenoble (OSUG). Elles…

Visite de contrôle d’un prototype de balise automatique qui permet de suivre en continu la fonte sur la langue de la Mer de Glace, dans le massif du Mont-Blanc, Haute-Savoie, lors d’une mission périodique de relevé de l’ensemble des balises implantées dans le glacier. Ces mesures s’insèrent dans le cadre du Service National d’Observation GLACIOCLIM qui s’attache depuis de nombreuses années à documenter de manière pérenne l’évolution des glaciers en lien avec l’évolution du climat (en France,…

Forages à eau chaude pour installer des capteurs de pression et d’inclinométrie au sein de la partie basse du glacier d’Argentière, dans le massif du Mont-Blanc, Haute-Savoie. Ces mesures sont conduites dans le cadre du programme ANR SAUSSURE qui vise à améliorer la compréhension des processus de friction à la base des glaciers par des mesures en surface, au sein du glacier et sous le glacier.

Tractage d’une antenne radar par une dameuse de la société Deux-Alpes Loisirs, tandis qu’un opérateur installé sur la plateforme à l’arrière de la machine suit l’acquisition radar en temps réel. Ces mesures radar permettent de documenter l’épaisseur de glace du glacier du Mont-de-Lans, à la station des Deux Alpes, Isère.

Opération de carottage sur le glacier du Mera Peak, situé dans le parc national du Makalu-Barun, dans le massif de l'Everest, au Népal. En mesurant la hauteur et la densité de la neige accumulée sur un an, les glaciologues du programme PRESHINE (Pressions sur la ressource en eau et en sol dans l’Himalaya népalais) peuvent calculer le bilan de masse du glacier. Cette équipe effectue des relevés, prélèvements et observations scientifiques sur trois glaciers des parcs nationaux du Makalu-Barun et…

Réalisation d'un profil DGPS à proximité de la station météorologique automatique sur le glacier du Mera Peak, situé dans le parc national du Makalu-Barun à 5 400 mètres d'altitude, au Népal. Les glaciologues du programme PRESHINE (Pressions sur la ressource en eau et en sol dans l’Himalaya népalais) en déduiront l'évolution périodique de l’épaisseur du glacier. Des relevés, prélèvements et observations scientifiques sont ainsi effectués sur trois glaciers des parcs nationaux du Makalu-Barun et…

Analyse au camp de base du profil GPS différentiel effectué sur le glacier du Mera Peak, au Népal. Ces mesures de l'épaisseur du glacier sont effectuées tous les ans afin d’en établir l'évolution au cours du temps. Les glaciologues du programme PRESHINE (Pressions sur la ressource en eau et en sol dans l’Himalaya népalais) effectuent des relevés, prélèvements et observations scientifiques sur trois glaciers des parcs nationaux du Makalu-Barun et de l'Everest, régions particulièrement…

Nouvelle station d'acquisition des données sur le glacier du Mera Peak, situé dans le parc national du Makalu-Barun, au Népal. Elle affinera les connaissances sur l'impact de phénomènes météorologiques sur la dynamique du glacier. Les glaciologues du programme PRESHINE (Pressions sur la ressource en eau et en sol dans l’Himalaya népalais) effectuent des relevés, prélèvements et observations scientifiques sur trois glaciers des parcs nationaux du Makalu-Barun et de l'Everest, régions…

Réception de 250 capteurs sismiques (sismomètres) à Sveagruva, un fjord de l’archipel norvégien du Svalbard, dans le cadre du projet Icewaveguide. Les capteurs seront déployés afin d’écouter les vibrations naturelles de la banquise éphémère (qui ne se forme que quelques mois par an dans ce fjord) et en déduire ses caractéristiques mécaniques (épaisseur, solidité, etc.). Le projet Icewaveguide cherche à mieux évaluer la qualité de la glace polaire. Alors que le changement climatique entraîne la…

Prélèvement d'une carotte de glace lors des tests du prototype de la sonde expérimentale Mini-Subglacior, sur la base Concordia, en Antarctique. La sonde Subglacior permettra, en une seule saison sur le terrain (2 à 3 mois), d'explorer la glace jusqu'à 3 km de profondeur pour obtenir des enregistrements climatiques des dernières 1,5 millions d'années, les plus anciens à partir de glace naturelle. Les chercheurs pourront ainsi vérifier qu'une transition climatique s'est bien produite il y a…

Avancée du canoé des glaces dans la banquise morcelée du détroit de Jones (Jones Sound), au Canada. Les scientifiques déploient des bouées "wave-buoy" sur la banquise lâche afin de mesurer le déplacement et la déformation de la banquise dus aux vagues. Le canoé, dont la forme particulière est conçue historiquement au Québec pour les déplacements sur eau et glace, est équipé d’un instrument de mesure d’épaisseur de glace par induction. Il est utilisé pour l'échantillonnage et les mesures d…

Mise à l'eau de l’Aquamout depuis le navire océanographique l'Atalante, avant le lever du soleil. La campagne OUTPACE étudie la production biologique (la production de matière organique) et la fixation d'azote dans l'océan Pacifique. Les scientifiques utilisent notamment la ligne de production Aquamout pour mesurer la productivité marine in situ. Il est composé de plusieurs "cintres" supportant des flacons contenant des échantillons d'eau prélevés sur la zone, accrochés à différents niveaux d…

Mise à l’eau d’une station géodésique ou balise acoustique "Canopus" depuis le navire océanographique L'Atalante. Elle est installée sur la faille Nord Alfeo durant la campagne FocusX3. Le comportement de cette faille située sous la Méditerranée est peu connu sur le long terme mais les scientifiques surveillent en continu son activité à l’aide d’un câble de fibre optique. Installé sur le fond marin, il traverse la faille en quatre points. L’état de contrainte du câble, qui s’étire à certains…

Stations géodésiques ou balises acoustiques "Canopus" sur le navire océanographique L'Atalante, prêtes à être déployées le long de la faille Nord Alfeo, durant la campagne FocusX3. Le comportement de cette faille située sous la Méditerranée est peu connu sur le long terme mais les scientifiques surveillent en continu son activité à l’aide d’un câble de fibre optique. Installé sur le fond marin, il traverse la faille en quatre points. L’état de contrainte du câble, qui s’étire à certains…

Déploiement d’un courantomètre de type ADCP lander depuis le navire océanographique L'Atalante, pour mesurer les courants de fond aux alentours de la faille Nord Alfeo, dans le cadre de la campagne FocusX3. Le comportement de cette faille située sous la Méditerranée est peu connu sur le long terme mais les scientifiques surveillent en continu son activité à l’aide d’un câble de fibre optique. Installé sur le fond marin, il traverse la faille en quatre points. L’état de contrainte du câble, qui…

Mise à l’eau d’une bathysonde rosette, lors de la campagne SWINGS. Cette couronne de bouteilles échantillonneurs Niskin est utilisée pour prélever l’eau à différents niveaux de profondeur. Les bouteilles sont descendues ouvertes et refermées aux profondeurs souhaitées, grâce au câble électroporteur qui relie la rosette au navire. Les prélèvements sont ensuite alloués aux différentes équipes scientifiques, pour mesurer les éléments chimiques, les microorganismes, etc. qu’ils contiennent. La…

Contrôle du support d'un marégraphe (enregistre le niveau de la mer au cours du temps) en Terre Adélie, Antarctique.

Expériences de courants de gravité sur la Grande Plaque Tournante Coriolis (modélisation expérimentale des écoulements géophysiques) avec prise en compte de l'effet de la rotation de la Terre (la surface libre produit une image double par effet miroir).

Vue d'ensemble de la plateforme tournante Coriolis pendant une expérience. On peut voir le portique d'instrumentation et la couverture. Le portique est une structure tubulaire supportant le personnel et l'intégralité des instruments de mesures : lasers, profileurs, caméras... Coriolis mesure 13 m de diamètre et c'est la plus grande plateforme tournante au monde dédiée à la mécanique des fluides. Son activité principale est la modélisation expérimentale des écoulements géophysiques, avec prise…

Canal à houle, avec parois en verre, du Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (LEGI). Equipé d'un générateur de vagues, il mesure 36 m de long, 0,55 m de large et 1,20 m de haut. L’installation d’une plage constituée de particules plastiques permet de reproduire, à échelle réduite, le déferlement des vagues et l'entraînement des sédiments. L’évolution de profils de plage peut être caractérisée pour différents forçages, typiques de temps calmes ou de tempêtes. Cette…

Déferlement d’une vague avec entraînement de sédiment, dans le canal à houle du Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (LEGI). Mise en évidence d’un jet diphasique. Le canal à houle et sédiments du LEGI permet d'étudier les mécanismes qui contribuent à l'érosion des plages ainsi que les techniques de lutte contre cette érosion.

Dans un canal à houle (36 mètres de longueur) équipé d'un générateur de vagues, les chercheurs étudient, à échelle réduite, la turbulence liée au déferlement des vagues et l'entraînement des particules sédimentaires du fond. Ces travaux permettent l'étude des mécanismes qui contribuent à l'érosion des plages et la mise au point des techniques de lutte contre cette érosion.

Modélisation de la réflexion et de l'interaction des vagues, dans un grand canal hydraulique. Cette expérience porte sur la dynamique littorale. L'échelle est de l'ordre de 1/10e (voire 1/100e selon les conditions considérées) par rapport au littoral naturel.

Tourbillon océanique cyclonique généré dans la cuve de la plateforme Coriolis du Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (LEGI). Cette plateforme tournante, la plus grande au monde, permet de modéliser les écoulements turbulents de l'atmosphère et de l'océan. Le vortex intense photographié ici va grossir grâce à la force de Coriolis et à un soutirage régulier, déformant la surface libre jusqu'à toucher le fond de la cuve. Un puissant laser vert qui éclaire l'intérieur du vortex…

Zone de tourbillon dans une bulle de savon soumise à une variation de température entre sa base et son sommet. La chaleur crée des courants de convection à la surface de la bulle. Ces courants se forment à l'équateur et montent vers le sommet de la bulle, partie plus froide. Des turbulences apparaissent et des grands tourbillons se forment de manière aléatoire, comparables aux cyclones dans l'atmosphère terrestre. Les bulles de savon présentent en effet des analogies de courbure et d'épaisseur…

Bulle de savon soumise à un gradient de température entre l'équateur et le pôle. Un tourbillon unique est visible proche du sommet. Les panaches dus à la convection sont visibles dans la région proche de l'équateur. Des chercheurs ont découvert que des tourbillons créés dans des bulles de savon se comportent comme de vrais cyclones ou ouragans dans l'atmosphère. La bulle de savon est un modèle idéal pour étudier l'atmosphère car elle possède des propriétés physiques analogues : couche très fine…

Demi-bulle de savon sur un socle rotatif chauffant soumise à une variation de température entre sa base et son sommet. La chaleur crée des courants de convection à la surface de la bulle. Ces courants se forment à l'équateur et montent vers le sommet de la bulle, partie plus froide. Des turbulences apparaissent et des grands tourbillons se forment de manière aléatoire, comparables aux cyclones dans l'atmosphère terrestre. Les bulles de savon présentent en effet des analogies de courbure et d…

Expérience de fusion de deux cyclones modèles. Deuxième phase : génération expérimentale de 2 cyclones. Un fil englué de fluorescéine est plongé dans la cuve, le colorant permet de tracer son évolution en surface (2D) mais aussi en profondeur (3D) dans la cuve. Le tourbillon (cyclone) est généré par l'ouverture progressive de deux volets. Les écoulements sont visualisés en 3D par balayage de tranche laser. Les chercheurs étudient l'impact des effets de la force de Coriolis - une force physique…

Station météorologique du LaMP (Laboratoire de météorologie physique) dans le Puy de Dôme. Elle est équipée de capteurs météorologiques pour la mesure du vent (anémomètre, girouette), de la température, de l'humidité et du rayonnement solaire. L'objectif est de documenter en mesures météorologiques la base de données du LaMP.

Antenne coaxiale-colinéaire d'un radar profileur de vent VHF ((Very High Frequency) installé sur le site d'Opme, dans le Puy de Dôme. Cet instrument restitue de façon continue le profil de vent en altitude, sur l'ensemble de la troposphère. Les données recueillies permettent d'étudier les processus dynamiques atmosphériques : le vent horizontal et vertical et leurs variations spatio-temporelles.

Ballon captif durant la campagne BLLAST, au Centre de recherches atmosphériques (CRA), dans les Hautes-Pyrénées. Au coucher du soleil, ce ballon de 7 m3 gonflé à l'hélium emporte six sondes de mesure de paramètres météorologiques disposées le long de sa ligne d’attache selon une répartition logarithmique. Il est emmené à l'altitude adaptée à l'objectif scientifique déterminé la veille. La campagne BLLAST (Boundary Layer Late Afternoon and Sunset Turbulence) est destinée à mieux comprendre la…

La station de détection des éclairs Pinerole du réseau SAETTA, en Corse. Elle possède une antenne VHF pour détecter les éclairs, un récepteur GPS pour dater les évènements, une antenne de télécommunication pour le suivi et la diffusion des données et un boîtier électronique, ainsi qu’un panneau solaire et une batterie pour son alimentation. Les éclairs émettent un rayonnement électromagnétique de large spectre dont les caractéristiques varient selon leurs composantes. Les 12 stations du réseau…

Le ciel vu par RAPACE (Récepteur de ciel entier pour l’acquisition automatique du ciel entier), un des instruments de la Plateforme pyrénéenne d’observation de l’atmosphère (P2OA), dans les Hautes-Pyrénées. Cet appareil réalise des images du ciel entier afin d'étudier l’état du ciel, le type de nuages et d’estimer la couverture nuageuse. Cette image montre un phénomène particulier : un nuage de glace au sein de nuages d’eau liquide. Alors qu'à cette altitude (plus de 4 km), la température est…

Vol d'un ULM en Ardèche, embarquant un piège à gouttelettes d'eau de nuages et une sonde de mesure de leur taille (visible sous la main gauche du pilote). Les nuages sont constitués de gouttelettes d'eau en suspension, qui sont capturées par un piège embarqué sur un ULM. En vol, les gouttelettes s'impactent sur des peignes puis ruissellent par gravité dans une rigole qui récupère l'eau dans un flacon. Chaque gouttelette de nuage se forme par condensation de l'eau sur un aérosol, une particule…

Veine d'essais instrumentée, reliée à la soufflerie du Laboratoire de Météorologie Physique (LaMP). Elle est installée au chalet de l'Observatoire de Physique du Globe de Clermont Ferrand (OPGC) situé au sommet du Puy de Dôme. La soufflerie aspire les nuages à un débit d'air et une vitesse variables et contrôlés. Ici, deux instruments à vocation aéroportée installés sur cette veine permettent de mesurer, d'une part le spectre dimensionnel des gouttelettes d'eau composant les nuages aspirées par…

Instrument IDEE (Instrument détecteur d'électrons énergétiques) qui sera embarqué sur le microsatellite Taranis du CNES, à 700 km d'altitude. Il mesure les faisceaux d'électrons de haute énergie (jusqu'à 4 MeV), générés au-dessus des nuages d'orage et leur couplage avec l'ionosphère. Cet instrument est basé sur des détecteurs semiconducteurs silicium et tellure de cadmium (CdTe). Le microsatellite Taranis est destiné à étudier tous les phénomènes entre 30 et 90 km au-dessus des nuages, lors d…

Sillage tourbillonnaire visualisé par un colorant dans une cuve tournante (échelle 40 cm). La structure colonnaire des tourbillons, induite par la force de Coriolis, est visible. L'objectif de cette expérience est pédagogique : expliquer la force de Coriolis en mécanique des fluides.

Station de mesure du rayonnement solaire implantée à l’observatoire du Maïdo, à 2 200 m d’altitude, sur l'île de La Réunion. Au coucher du soleil, on voit parfaitement l’océan Indien sur la côte ouest de l’île et les derniers nuages de journée se désagrégeant. La station est constituée d’un pyranomètre UV et d’une caméra imageur de ciel qui mesurent simultanément la fraction nuageuse (la couverture nuageuse) et l’indice UV (l'intensité du rayonnement ultraviolet émis par le soleil). Cette…

Barge flottante instrumentée installée sur le lac de retenue du barrage tropical de Nam Theum 2, au Laos. La plateforme est équipée d'un ensemble complet d'instruments permettant de mesurer la qualité de l'eau (température, pH, oxygène dissous, chlorophylle, turbidité, CDOM, etc.), en particulier les concentrations en gaz à effet de serre dissous comme le dioxyde de carbone et le méthane, et les flux de ces mêmes gaz à l'interface eau-atmosphère. Les barrages hydroélectriques des régions…

Installation d'un dispositif permettant de mesurer les échanges eau-atmosphère des gaz à effet de serre (dioxyde de carbone et méthane) et de l'énergie, sur le lac de retenue du barrage tropical de Nam Theum 2, au Laos. Les barrages hydroélectriques des régions tropicales émettraient à l'échelle de la planète entre 1 et 20 % du méthane d'origine anthropique, un gaz à effet de serre très puissant. Les scientifiques étudient le barrage de Nam Theun 2 depuis 2008, avant sa mise en eau. Les mesures…

Mât de mesure des gaz à effet de serre (dioxyde de carbone, méthane et eau) et de la météo à la station Guyaflux, située dans la forêt de Paracou, en Guyane française. Cette station fait partie de la Très grande infrastructure de recherche (TGIR) ICOS (Integrated carbon observation system).

Opération de récupération d'une sonde atmosphérique AirCore light déployée sous un ballon léger dilatable (BLD) près de Kiruna, en Suède durant la campagne de mesure des gaz à effet de serre Magic 2021. Cette sonde équipée d'une balise GPS est retombée avec un parachute suite à l'éclatement du BLD à environ 30 km d'altitude dans la stratosphère. Les scientifiques déposés en hélicoptère, car les routes sont rares dans la région, récupèrent la sonde pour la rapatrier rapidement. En effet, l…

Spectre lumineux enregistré par un spectromètre EM-27 durant la campagne de mesures des gaz à effet de serre Magic 2021, à Kiruna en Suède. Cet instrument est installé à proximité d'un lac car les zones humides sont d'importantes sources naturelles de dégagement de méthane, l'un des principaux gaz à effet de serre (GES). Il enregistre le spectre de la lumière solaire après qu'elle a été filtrée par les gaz de l'atmosphère, ce qui lui permet de connaître la concentration de cette dernière en…

Avions instrumentés de la campagne de mesures des gaz à effet de serre Magic 2021 sur le tarmac de l'aéroport Kiruna en Suède. A droite, l'ATR 42 de 22 mètres de long du service des avions français instrumentés pour la recherche en environnement (Safire). Il est équipé pour la première fois de deux lidars : le lidar infrarouge Charm-F développé par l'agence spatiale allemande, qui mesure les concentrations des gaz à effet de serre (GES) et un autre capable d'enregistrer la distribution du vent…

Gonflage de nuit du ballon accessoire d'un ballon stratosphérique ouvert (BSO) durant la campagne Magic 2021 au centre spatial d'Esrange, près de Kiruna, en Suède. Les ballonniers du Centre national d'études spatiales (Cnes) étant tributaires des conditions météorologiques au sol, le gonflage et le vol sont repoussés au soir pour éviter le vent. Le ballon accessoire, entre le ballon principal et la nacelle, sert à alléger la nacelle instrumentée au moment du décollage, et à l'empêcher d'être…

Récupération des données collectées par une station Eddy-covariance installée sur la tourbière de la Guette, dans le Cher. Elle mesure la vitesse et la direction du vent et sa concentration en gaz, afin d’estimer les flux de dioxyde de carbone et de méthane émis par la tourbière. Les tourbières sont des zones humides dont le sol est un dépôt de tourbe. La matière végétale s’y décompose lentement et le carbone s’accumule dans le sol. Cependant, elles sont dégradées par les changements…

Carotte de tourbe prélevée sur la tourbière de la Guette, dans le Cher. Des carottages sont effectués tous les 5 ans pour suivre l'évolution du stock de carbone du sol au cours du temps. Les tourbières sont des zones humides dont le sol est un dépôt de tourbe. La matière végétale s’y décompose lentement et le carbone s’accumule dans le sol. Cependant, elles sont dégradées par les changements climatiques et les activités humaines et commencent à émettre du dioxyde de carbone et du méthane. Des…

Mesure des échanges gazeux de carbone sur un dispositif expérimental de la tourbière de la Guette, dans le Cher. Un filet opaque simule la nuit pour mesurer le carbone émis par la respiration de l’écosystème en l’absence de photosynthèse. Les tourbières sont des puits de carbone mais, dégradées par les changements environnementaux, elles émettent du dioxyde de carbone et du méthane. A la Guette, les pertes en eau et les transformations de la flore pourraient entraîner la disparition de la…

Mesure des échanges gazeux de carbone au niveau d’un patch de sphaigne implanté sur un dispositif expérimental de la tourbière de la Guette, dans le Cher. Les tourbières sont des puits de carbone mais, dégradées par les changements environnementaux, elles émettent du dioxyde de carbone et du méthane. A la Guette, les pertes en eau et les transformations de la flore pourraient entraîner la disparition de la tourbière. Le projet Care-Peat étudie les actions de restauration de l’écosystème et…

Prélèvement d’eau à proximité de la tourbière de la Guette, dans le Cher. Dans cette zone entre la tourbière et la rivière du même nom, les deux systèmes sont susceptibles d’interagir. La composition des échantillons est analysée dans le cadre du suivi géochimique des eaux de la tourbière. Les tourbières sont des zones humides dont le sol est un dépôt de tourbe. La matière végétale s’y décompose lentement et le carbone s’accumule dans le sol. Cependant, elles sont dégradées par les changements…

Sortie du four d’échantillons de tourbe de la tourbière de la Guette, dans le Cher. Après séchage, ils ont été chauffés à 550 °C pendant 4 heures pour faire disparaître la matière organique. La différence de masse avant et après calcination permet de connaître la concentration en carbone de la tourbe. Les tourbières sont des zones humides dont le sol est un dépôt de tourbe. La matière végétale s’y décompose lentement et le carbone s’accumule dans le sol. Cependant, elles sont dégradées par les…

Mesures au sein d'un herbier de "Zostera marina", au large de l'île de Batz, Finistère. L'objectif est d'estimer in situ les flux de carbone. Il est possible ainsi de calculer un bilan annuel de flux de carbone à l'échelle de l'écosystème à "Zostera marina". Dans un contexte d'augmentation de la quantité de carbone dans l'eau de mer, ces mesures permettent d'apprécier la quantité qui pourra être assimilée par ces systèmes côtiers particuliers soumis à de fortes pressions anthropiques.

Etude de l'allocation et la répartition du carbone dans les organismes végétaux, en réponse aux contraintes environnementales, biotiques et abiotiques. Les chercheurs visent en particulier les fonctions biologiques des transporteurs de sucres et de la signalisation glucidique. L'objectif est d'aboutir à une vision intégrée du rôle de la plante dans le continuum des échanges de carbone.

Photographie hémisphérique permettant d’étudier le couvert végétal de la forêt domaniale de Barbeau en Seine-et-Marne. Ce type de cliché permet de déduire la surface foliaire forestière (LAI, Leaf Area Index), donnée d'entrée importante des modèles de fonctionnement des écosystèmes forestiers. Le LAI est un indicateur de la phénologie (développements saisonniers) du couvert forestier. Les mesures obtenues sont corrélées avec l’ensemble des données collectées sur les capteurs du pylône de…

Pylône instrumenté installé dans la forêt domaniale de Barbeau, en Seine-et-Marne. Il mesure 35 mètres de haut et dépasse la forêt de chênes de plus de six mètres. Il est doté de nombreux capteurs qui permettent de mesurer les échanges de matière (CO2, H2O) et d’énergie (rayonnement, flux de chaleur) entre l’écosystème forestier et l’atmosphère. Ces capteurs permettent également d’observer l'état de santé de la forêt dans un contexte de changement climatique. C’est au cœur cette forêt qu'une…

Mise en place du système d'exclusion de pluie au-dessus de la canopée à l’Observatoire du chêne pubescent (O3HP), entre 2011 et 2012. Cette plateforme est située à l’Observatoire de Haute-Provence, à une centaine de kilomètres au nord de Marseille. Les chercheurs y utilisent des bâches déroulantes qu’ils peuvent ouvrir ou fermer au-dessus de la canopée, ce qui leur permet d’arrêter une partie des pluies et de simuler les changements climatiques.

Chambre d'enfermement dynamique mise en place sur la plateforme expérimentale de l'O3HP (Oak Observatory at the OHP), installée depuis 2009 sur le site de l'observatoire de Haute- Provence (OHP), à une centaine de km au nord de Marseille. En enfermant une branche dans cette chambre hermétique, il est possible de mesurer très précisément les émissions de composés organiques volatils biogéniques (COVb) par cette branche. Plus généralement, la plateforme expérimentale de l'O3HP vise à simuler les…

Vue de la partie sommitale du pylône surplombant la forêt de Barbeau, en Seine-et-Marne. L'ensemble des données acquises sur le pylône et au sol sont stockées localement et transmises par satellite au laboratoire. Un contrôle peut ainsi être réalisé à distance, en temps réel. Une visite hebdomadaire sur site est toutefois indispensable afin de réaliser les mesures non automatisées. Le site forestier de Barbeau est labellisé, au travers du projet ICOS (Integrated carbon observation system), Très…

Chambre de mesure de la respiration des troncs de chêne, sur le site forestier de Barbeau, en Seine-et-Marne. Elle est reliée à un analyseur infrarouge permettant de suivre l'augmentation de la concentration en CO2 et donc d'estimer le taux de respiration. Le CO2 peut être prélevé à l'aide d'une seringue et analysé par spectrométrie de masse pour en déterminer la signature isotopique. La forêt de Barbeau est labellisée, au travers du projet ICOS (Integrated carbon observation system), Très…

Pylône doté d'un mât spécifique accueillant de nombreux capteurs de rayonnement, dans la forêt de Barbeau, en Seine-et-Marne. Ce dispositif permet de calculer le bilan d'énergie de la forêt. On trouve notamment un capteur de rayonnement global (au premier plan), un capteur de PAR (rayonnement photosynthétiquement actif) incident diffus/direct (centre-droite), deux capteurs de PAR incident et réfléchi (coin supérieur gauche) et deux capteurs de rayonnement net (en arrière-plan). La forêt de…

Chambre de mesure automatique de la respiration du sol, sur le site forestier de Barbeau, en Seine-et-Marne. Toutes les demi-heures, la chambre se ferme et le CO2 s'y accumule. L'analyseur infrarouge, relié à la chambre, y mesure l'élevation de la concentration en CO2 et calcule le flux respiratoire du sol. En forêt, la respiration du sol représente une part importante de la respiration totale de l'écosystème. Le site forestier de Barbeau est labellisé, au travers du projet ICOS (Integrated…

Deux caméras, installées sur un mât, dans la forêt de Barbeau, en Seine-et-Marne. La première (en bas) est une caméra vidéo programmée pour prendre des photos toutes les heures. La seconde (au-dessus) est un spectro-imageur développé en laboratoire. Doté de plusieurs filtres, il permet de réaliser des images dans des bandes spectrales spécifiques et d'en déduire des indices de végétation. Ceux-ci peuvent être reliés à la phénologie (développements saisonniers) et à l'état sanitaire du couvert…

Plateforme mobile de mesures atmosphériques Pegasus à bord du navire océanographique le Pourquoi pas ? en vue du volcan Stromboli, pendant la campagne PEACETIME. Le phytoplancton marin, en piégeant le dioxyde de carbone atmosphérique, est un des acteurs majeurs du cycle du carbone. En mer Méditerranée, son développement est fortement modulé par les importants dépôts de particules atmosphériques, qu’elles soient sahariennes ou volcaniques, comme on le voit dans cette image montrant le panache du…

Le soleil se lève sur le golfe du Mexique. A bord du N.O. Savannah, le navire océanographique du Skidaway Institute of Oceanography, les scientifiques étudient la dégradation de la matière organique qui tombe au fond de l'océan, sur les sédiments, où elle se minéralise progressivement. Ils utilisent des profileurs benthiques (landers) qui se posent sur le plancher océanique et réalisent des mesures physico-chimiques in situ, à l'interface eau-sédiment (concentrations d'oxygène, pH, sulfure,…

Plan d'eau d'altitude identifié par les scientifiques sur la partie la plus élevée de leur parcours dans le bassin versant de Miellajokka, dans la base de recherche scientifique d'Abisko, au nord de la Suède. Ils ont sillonné les bassins versants de Miellajokka et Stordalen afin de cartographier leur végétation et de prélever de la sphaigne dans les tourbières de ce dernier pour étudier ses propriétés thermo-hydrologiques. Dans le cadre du projet ANR Hiperborea, ils utilisent des technologies…

Zone humide dans la base de recherche scientifique d'Abisko, dans le nord de la Suède, photographiée lors de la cartographie de la végétation des bassins versants de Miellajokka et Stordalen. Les scientifiques ont numérisé des zones représentatives des principaux types de couverture végétale de cette région au climat subarctique et au permafrost discontinu. Dans le cadre du projet ANR Hiperborea, ils utilisent des technologies de modélisation numérique avancée pour simuler l'évolution des…

Echantillon de sphaigne non perturbée, prélevé dans une tourbière du bassin versant de Stordalen, dans la base de recherche scientifique d'Abisko, au nord de la Suède, une région au climat subarctique et au permafrost discontinu. Cette mousse, qui par sa croissance et son accumulation constitue les tourbières, est prélevée pour l'étude de ses propriétés thermo-hydrologiques. Dans le cadre du projet ANR Hiperborea, les scientifiques utilisent des technologies de modélisation numérique avancée…

Bétail s'abreuvant durant le marché aux bestiaux qui se tient tous les dimanches dans la ville de Dahra, dans le Sahel sénégalais, l'un des plus grands marchés aux bestiaux d'Afrique de l'Ouest. On aperçoit en arrière-plan la savane semi-aride que de nombreux troupeaux traversent pour approvisionner le marché. Au Sahel, le sylvopastoralisme, un mode d'agriculture durable qui combine l'élevage et l'exploitation forestière, apporte une ressource économique indispensable aux populations. Dans le…

Simulation de crue exceptionnelle sur une canopée urbaine dans un canal hydraulique. Cette canopée de type "urbain" modélise un regroupement d'habitations, chaque cube noir représentant un bâtiment. Ce grand canal hydraulique mesure 26 m de long, 1,10 m de large et 0,50 m de haut. Le débit peut varier d'environ 1 L/s à 140 L/s (litres/seconde). Cinq grilles présentes à l'entrée du canal permettent de tranquilliser l'écoulement et d'avoir le maximum de contrôle sur la turbulence de l'écoulement…

Simulation de crue exceptionnelle sur une canopée urbaine dans un canal hydraulique. Cette canopée de type "urbain" modélise un regroupement d'habitations, chaque cube noir représentant un bâtiment. Ce grand canal hydraulique mesure 26 m de long, 1,10 m de large et 0,50 m de haut. Le débit peut varier d'environ 1 L/s à 140 L/s (litres/seconde). Cinq grilles présentes à l'entrée du canal permettent de tranquilliser l'écoulement et d'avoir le maximum de contrôle sur la turbulence de l'écoulement…

Instrument de prélèvement des aérosols sur filtre de l'IRSN (Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire) sur le site d'Opme, dans le Puy de Dôme. Les mesures réalisées permettent de surveiller des radionucléides (Cs137 et Be7) et leur évolution dans le temps. Ces mesures font partie du réseau de surveillance de l'atmosphère OPERA (Observatoire permanent de la radioactivité).

Pluviomètre de l'IRSN (Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire) sur le site d'Opme, dans le Puy de Dôme. Il permet d'analyser les niveaux de radionucléides dans les précipitations.

Récupération du filtre d'un système de prélèvement de particules de l'IRSN (Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire). Il permet de surveiller le niveau de radioactivité dans les particules de l'atmosphère. L'analyse concerne les niveaux de radionucléides Cs137 et Be7. Ce système de prélèvement est installé sur une plateforme instrumentée située sur le toit du chalet de l'Observatoire de Physique du Globe de Clermont Ferrand (OPGC), au sommet du Puy de Dôme. L'un des objectifs est de…