Concept de la mesure
L’instrument Merlin est un Lidar IPDA (Integrated Path Differential Absorption) destiné aux mesures de densité de la colonne de méthane, reposant sur la longue expérience allemande dans le domaine des systèmes Lidar d’étude des gaz à effet de serre en suspension et sur les derniers concepts innovants de systèmes à impulsions laser de grande puissance pour applications spatiales.
L’instrument mesure la lumière dispersée et réfléchie par la surface de la Terre et les sommets des nuages éclairés par des impulsions laser à des longueurs d’ondes légèrement différentes dites en ligne (
on) et hors ligne (off).
Concept de la mesure par Merlin
Concept de l'observation parMerlin
© CNES/Illustration D. Ducros
(~133 Mo, format MOV)
La longueur d’onde on est positionnée avec précision dans le creux de l’un des multiplets de raie d’absorption de méthane dans la région comprise entre 1,64 µm et 1,67 µm, afin de relâcher considérablement les besoins en stabilité et en connaissance de la fréquence du laser. La mesure off constitue la mesure de référence avec une absorption de méthane négligeable. La profondeur optique différentielle et le taux de mélange du volume de méthane moyenné dans la colonne sont calculés à partir du rapport des échos Lidar Pon/Poff (à l’aide des valeurs moyennes).
Longueurs d'onde de Merlin
La vitesse orbitale du satellite est de 7 600 m/s. Une impulsion laser effectue un aller-retour en 3,4 ms. Pour analyser la surface de la Terre, l’instrument Lidar émet des paires d’impulsions à une fréquence de 20 Hz (50 ms) le long de la trace au sol du satellite. L’écartement entre les points de mesure en surface est donc de 380 m environ. En intégrant le contenu d’une colonne donnée sur une distance de 50 km, on peut calculer la teneur moyenne en méthane. Les impulsions on et off sont séparées de 250 µs, générant ainsi un décalage de 2 m environ le long de la trajectoire sur la surface de la Terre.
