Lidars atmosphériques et météorologiques - Méthodes et applications

Cet article (E4311, suite de l'article [E 4 310]), présente les différentes méthodes lidar pour des mesures résolues en distance : 1) de l'altitude, de la structure et des propriétés optiques des nuages et des couches d'aérosols ; 2) des profils de concentration des gaz minoritaires : vapeur d'eau, ozone, gaz carbonique, polluants ; 3) des champs de vitesse et de turbulence. Ces différentes méthodes lidar utilisent toutes la diffusion élastique par les molécules (diffusion dite Rayleigh) et par les particules (diffusion dite Mie) comme support de la mesure. La signature de la variable étudiée sur la mesure peut être la diffusion élastique elle-même ou les autres processus d'interaction lumière-matière : dépolarisation par les particules non sphériques, diffusion inélastique Raman par les molécules, absorption différentielle par les molécules et changement de fréquence par effet Doppler. Ces processus spectroscopiques élémentaires sont présentés dans l'article [E 4 310], ainsi que les caractéristiques instrumentales des lidars et en particulier les lasers de sondage et les différents modes de détection. L'article [E 4 310] présente aussi une description de l'atmosphère, nécessaire à la compréhension des besoins en observations. Aujourd'hui, en cette fin de première décennie du XXI^e siècle, les lidars dans l'espace sont incontournables comme le montre la succession de missions en cours et programmées, et l'on peut penser qu'avec la maturité technologique, les réseaux de lidars opérationnels vont s'amplifier tant pour la surveillance de la qualité de l'air dans les grandes villes que comme complément aux mesures spatiales. De plus, chaque fois que se posera la question d'une très grande précision, comme dans le cas des gaz à effet de serre et du CO₂ par exemple, la technique lidar sera un candidat très sérieux aux applications spatiales et aéroportées.