Mon travail à Concordia

Bien qu’employé par l’IPEV, je travaille ici à Concordia pour le laboratoire IGE (Institut des Géosciences pour l’Environnement), laboratoire CNRS basé à Grenoble.

Le shelter ATMOS, peu après un coucher de soleil. Il s'agit du principal laboratoire extérieur où je travaille, à environ 10 minutes du marche de la base.

Je travaille principalement pour trois programmes scientifiques :

CAPOXI (Capacité oxydante de l’atmosphère)

« Le projet CAPOXI vise à documenter la capacité oxydante de l’atmosphère de l’hémisphère Sud. Ce programme s’attachera à résoudre plusieurs incohérences observées ces dernières années sur les sites Antarctique. S’il est bien admis aujourd’hui que le fort pouvoir oxydant en été de l’atmosphère des régions centrales de l’Antarctique trouve son origine dans l’émission d’oxydes d’azote par le manteau neigeux, il est en revanche difficile de réconcilier nos connaissances actuelles de la chimie de l’atmosphère et les mécanismes d’oxydation observés sur le terrain. Cette méconnaissance du fonctionnement de l’atmosphère polaire limite singulièrement notre capacité d’interprétation de l’information contenue dans les carottes de glace. Le projet se focalise sur la chimie des espèces réactives azotées et halogénées en lien avec le bilan chimique de l’ozone. »

Le programme CAPOXI occupe environ 50 % de mon temps, et comprend les activités suivantes :

·         Prélèvements de neige

J’effectue deux types de prélèvements de neige : de la neige de surface et des échantillons plus profonds allant jusqu’à un mètre de profondeur. Je prélève de la neige de surface trois fois par semaine, dans la « clean area » aux environs du shelter ATMOS. La fréquence de réalisation des puits de neige varie en fonction de la saison : deux fois par mois en été, une fois par mois en hiver.

Le puits de neige se creuse à la pelle (© Giuditta CELLI - PNRA)

Un puits de neige réalisé en été, une fois que mes 20 échantillons de neige ont été prélevés

 ·         Filtres atmosphériques

Je mets en place et organise la collecte de trois types de filtres, mis en place au shelter ATMOS.

Premièrement les filtres mis en place à l’entrée des pompes « Haut Volume » (pompage d’environ 1 m³ par heure) sont changés une fois par semaine, puis conditionnés pour analyses, qui seront effectuées en été par les responsables du programme.

Zebra, la mascotte de la mission DC15, sur le support d'une pompe haut volume, sur le toit d'ATMOS

Les deux autres types de filtres permettent de collecter l’O₃ pour l’un, le NO₂ pour l’autre. Ces deux types de filtres sont connectés à des pompes ayant un débit inférieur à 1 litre par minute.

Avant de mettre en place ces filtres, je dois, au laboratoire, les imprégner d’une solution.

Chaque filtre d’O3 est en place deux jours par semaine. Chaque filtre de NO2 est en place pendant un mois. A la fin de la collecte, le conditionnement se fait au laboratoire pour analyses futures, une fois les échantillons de retour en France

·         Analyseur ozone

Un analyseur en continu d’ozone est présent au shelter Neige et pompe, par intervalle de temps régulier, l’air situé à différentes localisations: l’air extérieur sur trois niveaux, variant entre 20 cm et 8 mètres de hauteur, et l’air interstitiel de la neige jusqu’à 2 mètres, sur plusieurs profondeurs.

Mon travail consiste, une fois par semaine, à aller vérifier sur place le bon fonctionnement de l’appareil, et, une fois par mois, à le calibrer. 

Le shelter NEIGE est enterré sous la neige. L'accès se fait via cette trappe.

·         Extraction et chromatographie ionique

Cette partie de mon travail s’effectue au laboratoire, à l’intérieur de la base, et se concentre sur les différents échantillons de neige récoltés.

L’extraction consiste à faire passer la neige fondue à travers des résines anioniques, dans le but de concentrer les ions, passant ainsi d’environ 1 L de neige à 10 mL de solution. Ces solutions sont ensuite envoyées à Grenoble pour effectuer des analyses isotopiques.

Avant de faire passer la neige fondue dans les résines, j’en collecte environ 10 mL, qui me serviront à réaliser une analyse à l’aide de la chromatographie ionique. Dans chaque échantillon, je vais déterminer la concentration de trois composés : Chlore, Nitrate et Sulfate.

GMOStral (Réseau mondiale d’observation du mercure : terres australes et antarctiques).

« GMOStral découle d’une initiative lancée par le programme européen GMOS (Global Mercury Observation System) qui coordonne un réseau planétaire d’observations du mercure atmosphérique. Les données collectées permettent de mettre en œuvre et valider les modèles atmosphériques régionaux et mondiaux dans l’optique de motiver et orienter les futures réglementations de ce polluant global. Ces mesures permettent de documenter et de surveiller les variations atmosphériques du mercure dans les régions reculées de l’hémisphère sud et de travailler sur la réactivité très mal connue, les cycles, les dépôts et la ré-émission en Antarctique. »

Plusieurs expériences sont en cours à Dôme C dans le cadre de GMOStral :

·         Le Tekran

Le Tekran est également situé à ATMOS

Le principal instrument de mesure permettant d’analyser en direct la concentration atmosphérique de mercure est le Tekran. Je m’occupe donc de la maintenance de cet appareil en changeant chaque semaine les filtres situés en entrée de l’instrument. Ces filtres sont ensuite conditionnés puisque des mesures du mercure oxydé auront lieu dès leurs retours en France.

·         Filtres

Chaque semaine je change également un filtre plus gros (90 mm de diamètre) qui se situe sur un système pompant l’air à environ 5 L par minute. Je conditionne également ces filtres qui serviront à effectuer des analyses isotopiques.

·         Dispositifs passifs

Nouveauté cette année en test : chaque mois, je mets en place sur le toit du shelter ATMOS des dispositifs passifs qui permettent de capter le mercure atmosphérique. Les analyses s’effectueront également en France

·         MAX-DOAS

Deuxième nouveauté de cette année, il s’agit d’un instrument qui a pour but de déterminer la concentration de certains gaz traces dans l’atmosphère, par une technique d’absorption spectrométrique. Il fonctionne donc grâce à la lumière. Mon travail consistait à effectuer des observations régulières dans le but d’améliorer l’instrument, notamment son comportement face aux conditions climatiques extrêmes.

Le module externe du MAX DOAS, situé sur le toit d'ATMOS

NIVO (Etude de l’évolution des propriétés de la neige dans le changement climatique en Antarctique)

« Le programme NIVO porte sur l’évolution de la neige de surface aux échelles de temps horaire à inter-annuelles et vise à comprendre le rôle de la neige dans le système climatique. La neige en surface échange de l’énergie, de la quantité de mouvement, de la vapeur d’eau (comprenant des isotopes stables de l’eau) avec l’atmosphère ce qui induit des rétroactions impliquant de nombreux processus. Afin de comprendre et paramétrer ces processus et rétroactions dans les modèles de neige et de climat, le programme NIVO met en œuvre un ensemble d’instruments automatiques et assure la collection de mesures manuelles permettant de caractériser la neige à la surface et jusqu’à quelques dizaines de mètres de profondeur. »

Pour le programme NIVO, je m’occupe de :

·         Réaliser deux fois par semaines, en cinq points, des mesures de densité et de dureté de la neige. Ces mesures se réalisent dans la « clean area ». Je couple ces mesures à deux prélèvements de neige qui serviront à réaliser des analyses isotopiques de l’eau (H + O)

·         Maintenir en bon fonctionnement un Picarro, appareil de mesure de l’isotopie de l’eau présente dans l’air, et son instrument de calibration. Ces instruments sont situés dans le shelter Neige.

En plus de ces trois programmes qui occupent la majeure partie de mon temps, je suis également en charge de nettoyer des instruments météorologiques (thermomètres, anémomètres), dont ceux présents sur la tour américaine.

Les instruments météo sont tous situés sur le même flan de la tour. La photo, prise en été, ne montre pas de givre, c'est totalement différent en ce moment.