Atmospheric Measurements by Ultra-Light SpEctrometer (AMULSE) Dedicated to Vertical Profile in Situ Measurements of Carbon Dioxide (CO2) Under Weather Balloons: Instrumental Development and Field Application
Lilian Joly,
Rabih Maamary,
Thomas Decarpenterie,
Julien Cousin,
Nicolas Dumelié,
Nicolas Chauvin,
Dominique Legain,
Diane Tzanos,
Georges Durry
Affiliations
Lilian Joly
Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique GSMA, Université de Reims—Champagne Ardenne, UMR CNRS 7331, Moulin de la Housse, BP 1039, 51687 Cedex 2 Reims, France
Rabih Maamary
Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique GSMA, Université de Reims—Champagne Ardenne, UMR CNRS 7331, Moulin de la Housse, BP 1039, 51687 Cedex 2 Reims, France
Thomas Decarpenterie
Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique GSMA, Université de Reims—Champagne Ardenne, UMR CNRS 7331, Moulin de la Housse, BP 1039, 51687 Cedex 2 Reims, France
Julien Cousin
Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique GSMA, Université de Reims—Champagne Ardenne, UMR CNRS 7331, Moulin de la Housse, BP 1039, 51687 Cedex 2 Reims, France
Nicolas Dumelié
Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique GSMA, Université de Reims—Champagne Ardenne, UMR CNRS 7331, Moulin de la Housse, BP 1039, 51687 Cedex 2 Reims, France
Nicolas Chauvin
Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique GSMA, Université de Reims—Champagne Ardenne, UMR CNRS 7331, Moulin de la Housse, BP 1039, 51687 Cedex 2 Reims, France
Dominique Legain
Groupe d’étude de l’Atmosphère Météorologique, Centre National de Recherches Météorologiques, UMR 3589, Météo-France/CNRS, 42 Avenue G. Coriolis, 31057 Cedex 1 Toulouse, France
Diane Tzanos
Groupe d’étude de l’Atmosphère Météorologique, Centre National de Recherches Météorologiques, UMR 3589, Météo-France/CNRS, 42 Avenue G. Coriolis, 31057 Cedex 1 Toulouse, France
Georges Durry
Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique GSMA, Université de Reims—Champagne Ardenne, UMR CNRS 7331, Moulin de la Housse, BP 1039, 51687 Cedex 2 Reims, France
The concentration of greenhouse gases in the atmosphere plays an important role in the radiative effects in the Earth’s climate system. Therefore, it is crucial to increase the number of atmospheric observations in order to quantify the natural sinks and emission sources. We report in this paper the development of a new compact lightweight spectrometer (1.8 kg) called AMULSE based on near infrared laser technology at 2.04 µm coupled to a 6-m open-path multipass cell. The measurements were made using the Wavelength Modulation Spectroscopy (WMS) technique and the spectrometer is hence dedicated to in situ measuring the vertical profiles of the CO2 at high precision levels (σAllan = 0.96 ppm in 1 s integration time (1σ)) and with high temporal/spatial resolution (1 Hz/5 m) using meteorological balloons. The instrument is compact, robust, cost-effective, fully autonomous, has low-power consumption, a non-intrusive probe and is plug & play. It was first calibrated and validated in the laboratory and then used for 17 successful flights up to 10 km altitude in the region Champagne—Ardenne, France in 2014. A rate of 100% of instrument recovery was validated due to the pre-localization prediction of the Météo—France based on the flight simulation software.
