Qualification des sites astronomiques : Nouvelle approche par l'utilisation des données satellitaires et météorologiques

Abstract

Un souci majeur pour la communauté des astronomes est de trouver les meilleurs sites sur terre propices aux observations astronomiques, là où le ciel est le plus clair et l’atmosphère la moins turbulente. Les mesures satellitaires et les bases de données météorologiques, en scannant la terre entière, constituent un outil incontournable pour l’aide à la prise de décision concernant la pré-sélection de sites astronomiques. Le présent travail s’inscrit dans ce cadre là : il s’agit de développer des outils pour la qualification des sites astronomiques en utilisant les mesures satellitaires et les bases de données météorologiques. Il s’agit de deux thématiques différentes. Les mesures satellitaires concernent la caractérisation de la teneur en aérosols affectant la transparence du ciel, alors que les bases de données météorologiques concernent les paramètres qui affectent la turbulence optique et particulièrement le vent à 200 mbar. Concernant le premier thème, nous avons essayé de répondre à deux questions primordiales : 1) est ce que le produit satellitaire est fiable ? 2) Si oui comment remonter à l’épaisseur optique en altitude ? Pour cela nous avons utilisé six stations AERONET fournissant des mesures au sol diurnes d’épaisseur optique, ainsi que la base de données du CAMC fournissant des mesures au sol nocturnes d’extinction atmosphérique. Nous avons choisi les produits satellitaires les plus populaires tels que TOMS EP, TOMS OMI, MISR, Terra MODIS et Aqua MODIS. A travers l’étude des régressions linéaires entre les différentes mesures au sol et les différentes mesures satellitaires, nous concluons que les mesures satellitaires sont certainement très utiles pour la qualifications des sites astronomiques. L’étude de deux sites suffisamment rapprochés mais l’un á basse altitude (52m, Santa-Cruz) et l’autre à haute altitude (2367m, Izana) nous a permis d’établir une série de relations empiriques permettant de remonter à l’extinction en altitude. Par ailleurs l’étude d’un autre site, La Laguna, non loin des deux premier mais à 568m d’altitude nous a permis d’affiner les résultats. En effet nous avons noté une décroissance exponentielle de l’épaisseur optique des aérosols en fonction de l’altitude. Bien que dans notre approche nous nous soyons limité au territoire contenant le Maroc et les Iles Canaries, la démarche pourrait s’exporter facilement à tous les endroits sur terre. Dans un autre volet et pour faciliter la caractérisation des sites, sachant que le vent à 200 mbar est le plus violent sur terre, nous avons cherché son impact sur les paramètres astro-climatiques. A travers l’étude du seeing mesuré à l’aide du DIMM (Differential Image Motion Monitor) à Oukaimeden, Paranal et La Silla, nous concluons que le vent à 200 mbar façonne l’effet saisonnier du seeing mais il n’est toutefois pas un critère robuste pour estimer le seeing. L’étude des données du MASS (Multi Aperture Scintillation Sensor) à Paranal nous a permis de remarquer : 1) des corrélations entre le vent à 200 mbar et le seeing des niveaux 5 et 6. 2) une tendance exponentielle du temps de cohérence avec la vitesse du vent à 200 mbar. 3) une anti-corrélation entre l’angle d’isoplanétisme et la vitesse du vent à 200 mbar. 4) la vitesse du vent à 200 mbar façonne l’allure annuelle du seeing des niveaux 4, 5, et 6, ainsi que celles de l’angle d’isoplanétisme et du temps de cohérence.