Caractéristiques clés
Le LiDAR (Light Detection And Ranging) est un dispositif de mesure optique permettant de caractériser l’atmosphère. Un LASER émet, à plusieurs mégahertz, de courtes impulsions dans l’air qui sont renvoyées par les aérosols naturellement présents dans l’atmosphère (poussières, pollution, gouttes d’eau…). Les particules qui renvoient la lumière voyagent à la vitesse du vent local, le signal reçu par le LiDAR est donc déphasé par effet Doppler proportionnellement à la vitesse des particules dans l’axe de visée du LiDAR, on parle ainsi de mesure de vitesse radiale.
Le temps de vol (période entre l’émission d’un pulse laser et la réception de sa rétrodiffusion par les aérosols) permet d’identifier la localisation des particules sur l’axe de visée et ainsi de reconstruire le profil de vitesse radiale en utilisant une gamme de distance prédéfinie (ranging). De plus, le traitement du signal rétrodiffusé permet de déterminer la concentration en aérosols de l’atmosphère le long de la ligne de visée avec une portée de plusieurs kilomètres.
Le LiDAR scannant du LHEEA, modèle WINDCUBE 100S de la société Leosphere, a une portée de 3 km et possède une tête articulée permettant de piloter l’angle de visée en azimut (360°) et en élévation (+/-110° par rapport au zénith). La programmation d’une série de tirs à différents angles permet de reconstruire le profil vertical du vecteur vent avec une période d’environ 3 secondes. D’autres types de scan sont utilisés pour cartographier une tranche verticale de l’atmosphère (azimut fixe et élévation variable) ou une tranche horizontale (élévation à zéro et azimut variable) et ainsi d’étudier spatialement les phénomènes atmosphériques : couche limite atmosphérique, sillages d’éoliennes, dispersion d’aérosols, grandes échelles de turbulence…
Services
Le LiDAR scannant est voué à l’exploitation académique et opérationnelle par les équipes DAUC, EMO et SEM-REV du LHEEA pour répondre aux enjeux sociétaux et environnementaux en lien direct avec la transition énergétique. Ainsi, il sera déterminant pour l’accompagnement au développement des éoliennes en mer dont :
- l’évaluation fine des spécificités de la ressource éolienne en mer et des couplages à l’œuvre,
- la compréhension des phénomènes atmosphériques côtiers complexes,
- une meilleure caractérisation de la ressource en vent,
- la vérification des performances des éoliennes,
- la quantification des interactions de sillage entre les éoliennes,
- une meilleure évaluation de l’impact environnemental et économique.
Exemples d'applications pour les EMR
Le LiDAR impliqué dans de nombreux projets au LHEEA :
- WEAMEC Floateole
- WEAMEC WAKEFUL
- ANR MOMENTA
- ANR MATRAC
- ePARADISE
- VAMOS
