MEsure et ANalyse des bandes de ClONO2 et ClNO2 dans la région SPECtrale de 100 à 700 cm-1 en soutien à la mission spatiale FORUM

 

La mesure des concentrations d’espèces traces, susceptibles d’avoir un impact notable sur la santé, le climat ou la stabilité de la couche d’ozone constitue un véritable défi. Le nitrate de chlore (ClONO2) est un réservoir stratosphérique important puisqu’il est produit par la réaction entre ClO et NO2 qui lie les cycles chimiques des NOx et ClOx. Dans la stratosphère, le chlorure de nitryle (ClNO2) est produit à la surface des nuages polaires stratosphériques (PSCs) par la réaction hétérogène entre N2O5 et HCl dissout dans la glace. Dans la troposphère, il se forme la nuit par réaction hétérogène entre aérosols marins et N2O5 gazeux, avant une photolyse diurne, pour libérer du chlore et du dioxyde d’azote. Ceci produit des radicaux chlorés impliquant plusieurs effets néfastes, dont la destruction catalytique de l’ozone stratosphérique et la formation photochimique de l’ozone troposphérique (polluant) en présence des composés organiques volatils. Il s’agit donc de deux molécules d’importance stratosphérique et troposphérique. Pour cette raison, ClONO2 est mesuré par plusieurs instruments satellitaires utilisant des techniques infrarouge (IR). Cependant, le profil de concentration déduit entre 19 et 40 km d’altitude n’est pas suffisamment précis pour élaborer un modèle, à cause de la grande incertitude sur la mesure des intensités IR et la modélisation des bandes chaudes. A notre connaissance, aucune détection utilisant les techniques IR n’a été effectuée pour ClNO2. Ce projet a pour but de mesurer et d’analyser les bandes de ClONO2 et ClNO2 dans la région spectrale de 100 à 700 cm-1 en soutien à la mission spatiale FORUM et de mener à une bien meilleure modélisation de leurs spectres atmosphériques et donc à une mesure bien plus précise de la concentration de ces composés dans l’atmosphère terrestre.

 
Retombées scientifiques

Nous espérons obtenir pour la première fois des spectres rovibrationnellement résolus des transitions v5 = 1, v6 = 1, v7 = 1 et v9 = 1 pour ClONO2 et v3 = 1, v5 = 1 et v6 = 1 pour ClNO2, puis leurs analyses qui permettront l’extraction des paramètres pour les dits états.

Des listes de raies complètes en découleront, dans l’ensemble de la région de l’infrarouge lointain. Ces listes seront communiquées à nos collègues de l’Université de Bologne/Florence pour validation pour la mission FORUM. Il apparaît donc que l’étude proposée couvre complètement le domaine « Mesures au laboratoire » Validation des mesures satellitaires ».

Les bases de données actuelles pour ClONO2 et ClNO2 ne permettant pas de reproduire les spectres de ces molécules dans le domaine de l’infrarouge lointain, nos listes de raies seront fournies aux bases des données internationales HITRAN et GEISA.

Pour ClONO2, déjà détecté dans l’atmosphère par les techniques infrarouge, nos travaux devraient mener à une bien meilleure modélisation de son spectre atmosphérique et donc à une mesure bien plus précise de sa concentration dans l’atmosphère. En effet l’analyse des niveaux vibrationnels de basse énergie permettra de mieux modéliser les bandes chaudes situées dans les fenêtres atmosphériques à 7.7 et 12.8 µm.

 

Projet LEFE 2019
Date : 01/2019 - 12/2020

 

Contacts LISA : F. KWABIA TCHANA
PI : F. KWABIA TCHANA

Partenaires :
LISA Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques, CNRS/UPD/UPEC
Ligne AILES Advanced Infrared Line Exploited for Spectroscopy, Synchrotron SOLEIL