Characterisation and Climatology of Polar Mesospheric Clouds from GOMOS / ENVISAT Stellar Occultation Instrument
Caractérisation et Climatologie des Nuages Mésosphériques Polaires d'après les mesures de l'instrument GOMOS/ENVISAT
Résumé
Noctilucent clouds, also called polar mesospheric clouds (PMC) when observed from space, are the visible manifestation of water ice particles persistently present near the summer mesopause at high latitudes, which is the coldest place on Earth. Because of their extraordinary height of about 83 km, at the edge of space, they can become visible to the naked eye when the sun sinks below the horizon, providing a dazzling display of bluish light. Since these clouds are extremely sensitive to changes in their environment, their observation conveys unique information concerning the various chemical and dynamical processes taking place in the mesosphere. GOMOS is a stellar occultation instrument combining 4 spectrometers in the spectral range 250 to 950 nm (UV-vis- near IR) and 2 fast photometers (470-520nm and 650-700nm). On the day side, in addition to star light, GOMOS measures also the solar light scattered by the atmospheric molecules. In the summer polar days, PMC are clearly detected using the photometers signals. The sun-synchronous orbit of ENVISAT allows observing them in both hemispheres. The main properties of these clouds (occurrence frequency, altitude, radiance) have been retrieved from GOMOS data. A very high accuracy is possible thanks to the solar occultation technique. Moreover, the observation of these clouds with the spectrometers provides the spectral dependence of the light scattered by the PMC particles, from which it is possible to derive their radii. A comprehensive climatology of all these properties has been established throughout 8 years, from 2002 to 2010.
Les nuages noctulescents, également appelés nuages mésosphériques polaires (PMC) lorsqu'ils sont observés depuis l'espace, sont la manifestation visible de petits cristaux de glace d'eau pré- sents en permanence dans la région de la mésopause, l'été à hautes latitudes. Il s'agit de l'endroit le plus froid que l'on peut trouver sur Terre. En raison de l'extraordinaire altitude à laquelle ils se forment (∼83 km), à la frontière de l'espace, ils illuminent le ciel nocturne après le coucher du Soleil. De plus, leur grande sensibilité aux changements subis par leur environnement fait de ces nuages d'excellents traceurs des processus dynamiques et chimiques complexes qui contrôlent la mésosphère. GOMOS est un instrument dont le fonctionnement est basé sur la technique de l'occultation stellaire. Il est constitué de 4 spectromètres qui opèrent sur un large domaine spec- tral (UV-vis-proche IR), et de 2 photomètres à haute fréquence d'échantillonnage (470-520nm et 650-700nm). Lors des observations de jour, en plus de la lumière de l'étoile, GOMOS mesure aussi la lumière solaire diffusée par les molécules de l'atmosphère. L'été, au-dessus des pôles, les PMC peuvent être détectés de manière précise à partir du signal enregistré par les photomètres. L'orbite héliosynchrone d'ENVISAT permet de les observer dans les deux hémisphères. Les principales pro- priétés de ces nuages (fréquence d'occurrence, altitude, luminance) ont ainsi pu être déterminées. De plus, leur observation avec les spectromètres permet de connaître la dépendance spectrale des particules qui les constituent, à partir de laquelle il est possible de déterminer leur rayon. Une climatologie complète de tous ces paramètres a été établie tout au long de 8 années de mesure, de 2002 à 2010.