Campagne de Mesure N2O : NitroCOSMES - site de Lamasquère (Haute-Garonne - mai 2012)

 

 

 

Cette expérimentation se situe dans le cadre du chantier SudOuest du CESBIO.

Contexte de l' experimentation

 

Les agrosystèmes représentent une importante part des terres émergées (plus d'un tiers de la surface au sol en Europe) et sont au cœur de nombreuses problématiques de développement durable.

Ils sont consommateurs d’eau et sont responsables de 72% des émissions de N2O, représentant ainsi le premier secteur émetteur de ce gaz à effet de serre. Approfondir la connaissance du déterminisme des flux d’oxydes nitreux et estimer l’intensité de ces flux azotés en fonction des pratiques culturales, est au cœur des problématiques scientifiques actuelles, d’autant que les parcelles cultivées concernent des surfaces considérables.

 

Cadre

 

Dans le cadre du chantier « Sud-Ouest » et des réseaux internationaux de suivi des gaz à effet de serre tels ICOS (Integrated Carbon Observation System), NitroEurope ou GHG Europe (European terrestrial carbon and greenhouse gas), le CESBIO s’est engagé à s’équiper de systèmes de mesure automatiques de protoxyde d’azote pour faire ce suivi sur plusieurs années.

Le premier dispositif de mesure mis en place l’été dernier est composé de 6 chambres couplées à un analyseur de N2O fonctionnant en circuit dynamique fermé. Bien que robuste et offrant des acquisitions à haute fréquence temporelle, l’échantillonnage spatial reste faible (quelques centaines de cm²), avec une faible représentativité des flux azotés à l’échelle de la parcelle agricole. Or à l’heure actuelle, aucun laboratoire français n’effectue, de manière continue, automatique et représentative de l’ensemble de la culture, des mesures de N2O.

 

Objectifs

 

L’objectif de la campagne Nitro-COSMES (Comparaison de Systèmes de Mesures des Echanges de Surface) est donc de développer et de tester in situ  un dispositif de mesure de protoxyde d’azote, novateur dans l’automatisation des acquisitions sur des surfaces de l’ordre de 7 hectares (30 % d’une parcelle).

 

Approche

 

Il s’agit ici de coupler un nouvel analyseur de N2O à réponse rapide (QCL, Quantum Cascade Laser) avec deux techniques différentes d’échantillonnage à l’échelle de la parcelle : la méthode des fluctuations turbulentes (EC), actuellement utilisée uniquement pour les mesures en continu de flux de CO2 et H2O, et celle de la Relaxed Eddy Accumulation (REA), basée sur des prélèvements d’air stockés en sac (photo 3), moins exigeante en vitesse d’analyse. L’effort a ainsi porté sur la réalisation des couplages entre les systèmes QCL/REA et QCL/EC avec une phase de tests et de validation menée in situ. L’ensemble du dispositif a été déployé avec succès les 8, 9 et 10 mai derniers et les mesures se dérouleront jusque fin juin 2012. Pendant cette période, les processus à l’origine des flux de N2O seront stimulés suite à l’apport d’intrants après semis et l’augmentation de la température et de l’humidité du sol en cette saison, assurant ainsi de bonnes conditions d’acquisition. Enfin, pour évaluer la représentativité spatiale de ces dispositifs automatiques QCL/EC et QCL/REA, des mesures de flux de N2O seront effectuées dans la surface échantillonnée à l’aide d’un système manuel portatif.

 

 
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Collaborations et financement :

 

Cette campagne, financée à 70% par le BQR OMP, présente donc un important volet métrologique nécessitant l’implication et la collaboration entre les 4 équipes dont 3 relevant de l’OMP (équipe « Sud-Ouest » du Centre d’Etudes Spatiales de la BIOsphère, équipe « 4M » du Centre National de Recherches Météorologiques, Météo-France, Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique de l’Université de Reims, le Laboratoire d’Aérologie)

 

Contacts :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Coordination scientifique : Valérie Le Dantec et Aurore Brut

 

Collaborations scientifiques :  Ce projet présente un important volet métrologique qui nécessite l’implication et la collaboration entre les 4 laboratoires dont 3 relevant de l’OMP.

 

    • - CESBIO : A. Brut, E. Ceschia, N. Ferroni, H. Gibrin, V. Le Dantec, B. Marciel, P. Mordelet, R. Noual, T. Tallec
    • - CNRM : J. Barrié, G. Bouhours, D. Legain
    • - GSMA : J. Cousin, T. Decarpenterie, L. Joly, X. Thomas - Laboratoire d’Aerologie : D Serça

 

Etudiants en thèse au CESBIO : Emilie Delogu et Morgan Ferlicoq

 

Projets CESBIO impliqués : Sud Ouest et OSR

 

Projets internationaux impliqués : ICOS , Fluxpyr et GHG Europe

 

Références bibliographiques :

 

- Brut A et al. A Relaxed Eddy Accumulator for Surface Flux Measurements on Ground-Based Platforms and Aboard Research Vessels, Journal of Atmospheric and Oceanic Technologies, Vol 21, N°3, pages 411 -427, March 2004.

- Brut A., Legain D., Fotiadi A., Durand P. and Serça D.: Use and validation of a Relaxed Eddy Accumulation (REA) System to measure water vapor, carbon dioxide and nitrogen oxides fluxes over a maize field. ACCENT-BIAFLUX workshop on trace gas and aerosols flux measurements. Copenhague, Danemark, April 2005.

- Fotiadi A. K., F. Lohou, A. Druilhet, D. Serça, F. Said, P. Laville and A., Brut Methodological Development of the Conditional Sampling Method. Part II: Quality Control Criteria of Relaxed Eddy Accumulation Flux Measurements Boundary-Layer Meteorology, Volume 117, Number 3, 577-603, (2005) 

- Joly L. et al. Development of a versatile atmospheric N2O sensor based on quantum cascade laser technology at 4.5 micron Applied Physics B 103, 717-723 (2011)

- Joly L. et al. Continuous wave QCL absorption spectrometers for trace gas detection in the atmosphere Advanced Laser Technologies; 21,4, pp. 805-81, (2011)

 

Financement :

 

Cette campagne NitroCOSMES a été financée à 70% par le BQR OMP et 30% par les projets internationaux (ICOS, Fluxpyr, GHG Europe)

 


 

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