Comparaison Labo3 / Shelter Iono

Le deuxième site de mesure choisi a été le Shelter Iono, situé à l’extrémité sud de l’île des Pétrels. Ce shelter présente de nombreux avantages : désormais peu utilisé par les programmes scientifiques, il s’agit du local électrifié et chauffé le plus éloigné de la majorité des sources de combustion de l’île. Il demeure en outre relativement facile d’accès par tout temps. La régulation du circuit de chauffage en place ne crée pas de variations de température ambiante à haute-fréquence et ne peut donc pas créer d’artéfacts sur la mesure (voir chapitre 2). Le seul inconvénient réside dans la proximité de la chaudière du dortoir-été et de la DZ hélico. Malgré la présence de ces deux sources de combustion, le secteur défavorable y est réduit entre 350° N et 60° NE (voir Figure 3-7). Il permet également de s’affranchir de la pollution véhiculaire : pendant les périodes d’utilisation de ce local, aucun véhicule ne s’en est approché du fait des difficultés d’accès par le sud. Les passages potentiels de véhicules sur l’île sont de toute façon éliminés car inclus dans le secteur défavorable des combustions permanentes. La ligne de pompage a été installée sur la partie ouest du bâtiment et orientée de manière à se trouver au vent du régime dominant.

L’analyseur SN39 a pu être installé au Shelter Iono à l’automne 2009, où des mesures ont pu être réalisées du 3 au 28 novembre 2009 en parallèle de celles réalisées par l’analyseur SN50 installé au labo3. Les valeurs par situation propice à contamination ont été identifiées à l’aide des critères météorologiques définis auparavant (vent faibles inférieurs à 4 m.s^-1 et direction défavorable, de secteur [330°-70°] pour le labo3 et [350°-50°] pour le shelter Iono). Dans un premier temps, l’écart induit par les situations potentiellement contaminées a été évalué sur les valeurs moyennes obtenues sur toute la durée de la comparaison. Les résultats de cette comparaison sont présentés par le Tableau 3-2. On constate que les écarts entre les valeurs moyennes obtenues entre les deux analyseurs, avec filtrage (29 pptv) et sans filtrage (39 pptv) sont relativement cohérentes au regard de la limite de détection. D’autre part, l’écart entre les valeurs obtenues par situation météorologique défavorable et celles obtenues par situation favorable est plus important au labo3 (100 pptv) qu’au shelter iono (60 pptv). Ceci peut s’expliquer par la distance relative par rapport aux sources induisant un impact plus important des combustions locales sur les mesures du labo3. Néanmoins, à une plus haute résolution

au Shelter Iono et au Labo3 entre le 3 et le 28 novembre 2009.

Teneur atmosphérique HCHO (pptv)

ΔHCHO (%)

Pourcentage du temps de mesure

contaminé Retrait de la

contamination potentielle

Uniquement épisodes de contamination

potentielle

Moyenne avec contamination

potentielle

Labo3 149 247 179 20 30

Shelter

Iono 121 180 140 16 30

ΔHCHO = écart lors des évènements de contamination (%) = 100*(moyenne contaminée – moyenne filtrée)/moyenne filtrée

Episodes de contamination : [330<WD<70] et [WS<4]

La Figure 3-10 présente un exemple détaillé des teneurs atmosphériques mesurées simultanément au labo3 (Figure 3-10a) et au shelter iono (Figure 3-10b) sur une durée de 10 jours. Les données météorologiques correspondantes sont également présentées (Figure 3-10c).

Figure 3-10 - Comparaison des teneurs atmosphériques de HCHO mesurées au Labo3 (a) et au Shelter Iono (b), et données météorologiques correspondantes (c) sur une période de 10 jours. Les concentrations mesurées par vent faible sont codées par les cercles rouges ; celles mesurées par secteur défavorable ([330°-70°] pour le labo3 et [350°-70°] pour le shelter iono) sont représentées par les cercles verts, le reste étant codé par les cercles bleus. La direction du vent apparaît en bleu foncé, la vitesse en rouge.

Qualitativement, on constate que les deux sites de mesures sont généralement en bon accord pour les valeurs minimales, obtenues majoritairement de nuit (moyennes de nuit, entre 22h et 06h, de 102 pptv au labo3 et 110 pptv au shelter iono), mais qu’il existe des écarts relativement importants dans les valeurs maximales obtenues plutôt de jour (moyennes en journée, entre 06h et 22h, de 159 pptv au labo3 et 138 pptv au shelter iono). Les écarts les plus importants entre les deux sites sont observés lors de variations diurnes beaucoup plus marquées au labo3 qu’au shelter iono. A première vue l’écart semble être systématiquement élevé dans les situations de vent faible, suggérant l’existence d’une source locale impactant systématiquement les mesures au labo3 par vent faible. Cependant, deux observations

au shelter iono le 7 novembre, et 207 pptv au labo3 contre 222 pptv au shelter iono le 8 novembre. De plus, on observe également un écart relativement important dans certaines situations de vent fort, comme par exemple au cours des journées des 9 et 13 novembre 2009.

L’examen détaillé des conditions météorologiques dans des situations d’écarts importants révèle que ceux-ci sont maximisés par secteur de vent compris entre 70°E et 110°. Cette observation révèle l’existence d’une source locale située dans le secteur [70°-110°] au labo3, pouvant introduire un écart positif de 200 pptv par rapport aux mesures réalisées au shelter iono. Ainsi, si l’on élargit le filtre de direction défavorable pour tenir compte de cette source locale, la comparaison entre les deux sites de mesures devient alors beaucoup plus cohérente.

La Figure 3-11 présente les fréquences des écarts obtenus entre les mesures pour chacun des deux sites selon l’application de deux filtres de sélection des données. Le filtre n°1 élimine les valeurs obtenues par vent faible et secteur défavorable, tandis que le filtre n°2 élimine à la fois ces valeurs et celles obtenues par secteur 70°-110° au labo3. Les écarts entre les teneurs atmosphériques mesurées sur les deux sites sont fortement diminués par l’application du filtre numéro 2, qui permet de limiter l’écart en dessous de 50 pptv pour 98% des données restantes, soit en deçà de la limite de détection des analyseurs (voir chapitre 2). On remarque que l’application des filtres permet d’éliminer des écarts supérieurs à 125 pptv.

Figure 3-11 – Distribution de l’écart des mesures obtenues au labo3 et au shelter iono en novembre 2009, selon l’application d’un filtre éliminant les données par vent faible et secteur défavorable (filtre 1, retrait de WD=[330°-70°] et WS<4) ainsi que celles qui incluent aussi le secteur [70-110°] au labo3 (filtre 2). Les distributions sont normalisées par rapport aux écarts non filtrés (N=22762).

Du fait de l’existence de cycles diurnes observés sur les deux sites de mesures et de secteurs de contamination quasi-identiques par rapport à la station, il est impossible de déconvoluer la contribution des combustions estivales de celle des variations diurnes naturelles, et donc de quantifier directement l’impact estival des combustions. Néanmoins, cette première approche met en évidence l’existence d’une source locale de contamination située entre 70°E et 110° E par rapport au labo3, non identifiée pour le moment. L’étude d’un troisième site permettant de réaliser des mesures sans contamination locale par secteur de vent nord à est devait nous permettre d’une part de quantifier l’impact des contaminations locales liées aux combustions et d’autre part de vérifier l’existence de la source locale additionnelle et d’affiner le secteur de vent correspondant.