IAOOS microlidar-on-buoy development and first atmospheric observations obtained during 2014 and 2015 arctic drifts

International audience The in situ tests of first ever autonomous aerosol and cloud backscatter LIDAR (light detection and ranging) systems implemented on buoys for Arctic observations has been achieved in 2015 within the French EQUIPEX IAOOS project. The environmental and operational constraints we...

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Published in:Optics Express
Main Authors: Mariage, Vincent, Pelon, Jacques, Blouzon, Frédéric, Victori, Stéphane, Geyskens, Nicolas, Amarouche, Nadir, Drezen, Christine, Guillot, Antoine, Calzas, Michel, Garracio, Magali, Wegmüller, Nicolas, Sennéchael, Nathalie, Provost, Christine
Other Authors: Société Cimel Electronique, TROPO - LATMOS, Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Division technique INSU/SDU (DTI), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), L'Institut polaire français Paul-Emile Victor (IPEV), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), Plateforme d'Intégration et de Tests (PIT), Observatoire de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (OVSQ), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Austral, Boréal et Carbone (ABC), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Agence Nationale de la Recherche (ANR), European Commission (EC), ANR-10-EQPX-0032,IAOOS,Système d'observation de la glace, de l'atmopshère et de l'océan en Arctique(2010), European Project: 603887,EC:FP7:ENV,FP7-ENV-2013-two-stage,ICE-ARC(2014)
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: HAL CCSD 2017
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Mariage, Vincent
Pelon, Jacques
Blouzon, Frédéric
Victori, Stéphane
Geyskens, Nicolas
Amarouche, Nadir
Drezen, Christine
Guillot, Antoine
Calzas, Michel
Garracio, Magali
Wegmüller, Nicolas
Sennéchael, Nathalie
Provost, Christine
IAOOS microlidar-on-buoy development and first atmospheric observations obtained during 2014 and 2015 arctic drifts
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description International audience The in situ tests of first ever autonomous aerosol and cloud backscatter LIDAR (light detection and ranging) systems implemented on buoys for Arctic observations has been achieved in 2015 within the French EQUIPEX IAOOS project. The environmental and operational constraints were met by adopting a concept of a fibered microjoule lidar system using a laser diode. Two systems have been developed with and without polarization analysis capability. A specific optical design was used for polarization discrimination. These systems were integrated in buoys and tested in the Arctic in 2014 and 2015 at latitudes higher than 80°N. Data were transmitted through an Iridium space link. Measurements have been obtained 90% of the time from the non-polarized system in 2014 over 8 months as the first fully equipped buoy drifted from the Barneo Russian camp close to the North Pole toward Svalbard. A polarized system was then tested over a short period in winter 2015 north of Svalbard during the Norwegian campaign N-ICE. In April and May 2014, the unattended lidar measurements showed a large occurrence of aerosols and haze. The average attenuated scattering ratio for non-cloudy profiles during this period was about 2.2. Aerosols could reach an altitude of 5km on average, whereas over the rest of the period low level clouds (below 1000 m) were prevailing with an average attenuated scattering ratio of about 10 3 . The main features of the developed lidar instruments and first results are presented here.
author2 Société Cimel Electronique
TROPO - LATMOS
Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS)
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Division technique INSU/SDU (DTI)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
L'Institut polaire français Paul-Emile Victor (IPEV)
Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.)
Plateforme d'Intégration et de Tests (PIT)
Observatoire de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (OVSQ)
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Austral, Boréal et Carbone (ABC)
Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Agence Nationale de la Recherche (ANR)
European Commission (EC)
ANR-10-EQPX-0032,IAOOS,Système d'observation de la glace, de l'atmopshère et de l'océan en Arctique(2010)
European Project: 603887,EC:FP7:ENV,FP7-ENV-2013-two-stage,ICE-ARC(2014)
format Article in Journal/Newspaper
author Mariage, Vincent
Pelon, Jacques
Blouzon, Frédéric
Victori, Stéphane
Geyskens, Nicolas
Amarouche, Nadir
Drezen, Christine
Guillot, Antoine
Calzas, Michel
Garracio, Magali
Wegmüller, Nicolas
Sennéchael, Nathalie
Provost, Christine
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Pelon, Jacques
Blouzon, Frédéric
Victori, Stéphane
Geyskens, Nicolas
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Plateforme d'Intégration et de Tests (PIT) Observatoire de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (OVSQ) Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Austral, Boréal et Carbone (ABC) Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN) Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)) École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)) Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Agence Nationale de la Recherche (ANR) European Commission (EC) ANR-10-EQPX-0032,IAOOS,Système d'observation de la glace, de l'atmopshère et de l'océan en Arctique(2010) European Project: 603887,EC:FP7:ENV,FP7-ENV-2013-two-stage,ICE-ARC(2014) 2017 https://insu.hal.science/insu-01456952 https://insu.hal.science/insu-01456952/document https://insu.hal.science/insu-01456952/file/oe-25-4-A73.pdf https://doi.org/10.1364/OE.25.000A73 en eng HAL CCSD Optical Society of America - OSA Publishing info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1364/OE.25.000A73 info:eu-repo/grantAgreement/EC/FP7/603887/EU/Ice, Climate, and Economics - Arctic Research on Change/ICE-ARC insu-01456952 https://insu.hal.science/insu-01456952 https://insu.hal.science/insu-01456952/document https://insu.hal.science/insu-01456952/file/oe-25-4-A73.pdf doi:10.1364/OE.25.000A73 info:eu-repo/semantics/OpenAccess ISSN: 1094-4087 Optics Express https://insu.hal.science/insu-01456952 Optics Express, 2017, 25 (4), pp.A73-A84. ⟨10.1364/OE.25.000A73⟩ [PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph] info:eu-repo/semantics/article Journal articles 2017 ftsorbonneuniv https://doi.org/10.1364/OE.25.000A73 2024-04-25T04:13:16Z International audience The in situ tests of first ever autonomous aerosol and cloud backscatter LIDAR (light detection and ranging) systems implemented on buoys for Arctic observations has been achieved in 2015 within the French EQUIPEX IAOOS project. The environmental and operational constraints were met by adopting a concept of a fibered microjoule lidar system using a laser diode. Two systems have been developed with and without polarization analysis capability. A specific optical design was used for polarization discrimination. These systems were integrated in buoys and tested in the Arctic in 2014 and 2015 at latitudes higher than 80°N. Data were transmitted through an Iridium space link. Measurements have been obtained 90% of the time from the non-polarized system in 2014 over 8 months as the first fully equipped buoy drifted from the Barneo Russian camp close to the North Pole toward Svalbard. A polarized system was then tested over a short period in winter 2015 north of Svalbard during the Norwegian campaign N-ICE. In April and May 2014, the unattended lidar measurements showed a large occurrence of aerosols and haze. The average attenuated scattering ratio for non-cloudy profiles during this period was about 2.2. Aerosols could reach an altitude of 5km on average, whereas over the rest of the period low level clouds (below 1000 m) were prevailing with an average attenuated scattering ratio of about 10 3 . The main features of the developed lidar instruments and first results are presented here. Article in Journal/Newspaper Arctic Arctic North Pole Svalbard HAL Sorbonne Université Optics Express 25 4 A73