Dordogne, Tarn-et-Garonne : 90 000 km² environ) [5]. Pour disperser l'iodure d'argent, l'A. C. M. G. utilise des fusées tirées du sol, des générateurs aéroportés et des brûleurs pyrotechniques largués d'avion.

Comme dans la précédente opération, l'effet des ensemencements est recherché au niveau des résultats économiques, et de plus climatologiques. Les résultats obtenus par l'A. C. M. G. dans le Lot-et-Garonne ont fait l'objet d'une étude statistique de PICCA [6], avec pour période expérimentale 1951-1963, et pour période pré-expérimentale 1964-1968.

Dans son étude, PICCA utilise trois variables annuelles :

- le rapport $N_g/N_0$ du nombre de jours de grêle $N_g$ au nombre de jours d'orage $N_0$,

- le nombre de communes C touchées par la grêle,

- le pourcentage D des surfaces plantées en tabac détruites par la grêle.

Les données concernant les variables $N_g$, C et D sont fournies pour la période 1951-1965 par un organisme d'Etat, le S. E. I. T. A. Elles sont complétées pour la période 1966-1970 et pour la variable $N_0$ par des données propres à l'A. C. M. G.

PICCA montre que pour les trois variables, on observe une diminution de la moyenne expérimentale par rapport à la moyenne pré-expérimentale. Ces diminutions sont significatives au niveau de 0,001 pour le rapport $N_g/N_0$, au niveau 0,20 pour les communes touchées par la grêle, et au niveau 0,10 pour les surfaces détruites par la grêle.

Des recherches et expériences sur la prévention de la grêle ont été organisées en France, de 1960 à 1968 essentiellement par la G.I.E.F.A.

A partir de 1967, ces expériences se sont effectuées dans le cadre de l'Opération D. G. R. S. T. "Orages Sévères" [7]. Leur but était de déterminer le nombre de noyaux glaçogènes artificiels nécessaire à une prévention efficace de la grêle, et de mettre au point une méthode d'insémination des nuages grêligènes sûre et rentable.

Les mesures du pouvoir glaçogène naturel de l'air effectuées, au moment des nuages, au sol et dans les cheminées d'ascendance des cumulonimbus permirent de déterminer les seuils minimaux à atteindre pour espérer modifier les nuages grêligènes. Ces seuils sont de l'ordre de 100 noyaux actifs à – 10° C/m³, soit 100 000 noyaux actifs à – 20° C.

L'installation de réseaux expérimentaux de générateurs terrestres, à mailles serrées, précisa, grâce aux mesures de pouvoir glaçogène effectuées en leur sein lors de situations orageuses, les limites pratiques d'efficacité des réseaux de générateurs [8]. De plus, ceci permit d'étudier le transfert vertical des noyaux d'iodure d'argent émis par les générateurs en fonction des conditions météorologiques [9].

En 1969, devant le désaccord entre les résultats avancés par les promoteurs des opérations et les résultats fournis par les recherches de laboratoire et "in situ" un groupe de travail constitué principalement par MM. BERNIER, BOUTIN, et DUGUE reprit les études statistiques effectuées par les Associations citées plus haut.
Les effets de l'opération de prévention de l'Association d'Etudes sont à
nouveau évalués à l'aide de la variable R, mais cette fois-ci en utilisant des tests
statistiques paramétriques. La méthode employée consiste à comparer les
moyennes pré-expérimentales, et les coefficients de corrélation entre l'aire pro-
tégée et une zone témoin (la France moins l'aire protégée) [10, 11, 12].

Dans le cas de l'A. C. M. G., les données ne concernaient pas seulement les
dommages causés par la grêle, mais aussi ceux causés par le vent et la forte pluie
aux récoltes, au cours des orages. Il en résulte que le rapport N<sub>g</sub>/N<sub>o</sub> a été
surestimé au cours de la période pré-expérimentale [10, 11, 12].

Par ailleurs, une étude statistique a été faite sur les dégâts causés par la grêle
dans la zone protégée et des zones témoins limitrophes. Ces dégâts ont diminué
du même ordre de grandeur dans toutes les zones considérées, et ne sont pas
statistiquement significatifs.

REFERENCES

[1] Association d'Etudes des Moyens de Lutte contre les Fléaux Atmosphériques,
Bulletins n° 1 à 17, 1952-1968.

[2] DESSENS J. - "Expérience de suppression de la grêle dans le Sud-Ouest de la France" *Proc. Inter. Cloud Physics*, Toronto, p. 773, 1968.

[3] Association d'Etudes des Moyens de Lutte contre les Fléaux Atmosphériques,
Note d'information n° 1, 1969.

[4] DESSENS H. DESSENS J. et LACaux J. P. : Contrôle d'une expérience de lutte contre la grêle par analyse d'une courbe double-masse des pourcentages des dégâts, J. R. A., 4, n 2, p. 71-74, 1970.

[5] Association Climatologique de la Moyenne-Garonne - "Expérience de lutte anti-grêle", 1966.

[6] PICCA R. - "Applications des tests statistiques aux résultats obtenus par l'ACMG dans la lutte contre la grêle" - Publication ACMG, 1969.

[7] Rapports scientifiques n° 1, 2, 3, Opération "Orages sévères".

[8] SOULAGE G. et ADMIRAT P. - "Limits of efficiency of silver iodide ground burners to seed clouds", *Proc. Inter. Cloud Physics*, Toronto p. 713, 1968.

[9] ADMIRAT P. - *Thèse* 1969.

[10] BOUTIN C. - "Sur la prévention de la grêle et l'évaluation statistique des effets de cette prévention", C. R. Acad. Sc., Paris, 268, p. 1541-1543, 1969.

[11] BOUTIN C., ISAKA H. et SOULAGE G. - "Statistical Studies on french operations for hail suppression" - Sec. Nat. Conf. on Weather Modification, Santa Barbara - California, 1970.

[12] BOUTIN C. - *Thèse*, 1970.
# PHYSICO-CHIMIE DES AEROSOLS ATMOSPHERIQUES

J. BRICARD

Professeur à la Faculté des Sciences de Paris

Laboratoire de Physique des Aérosols

11, Quai Saint-Bernard

75 - Paris (5e)

Deux groupes de chercheurs effectuent, en France, des études sur la physico-chimie des Aérosols atmosphériques et leur dispersion dans l'atmosphère. Ces groupes sont constitués, d'une part par le laboratoire de Physique des Aérosols de la Faculté des Sciences de Paris et le Centre d'Etudes Nucléaires de Fontenay-aux-Roses, et d'autre part par le Centre d'Etudes Nucléaires de la Faculté des Sciences de Toulouse.

## I - GROUPE DE PARIS ET FONTENAY-AUX-ROSES

### 1/ Physique des Aérosols :

Dans le cadre de nos études sur les aérosols chargés électriquement, nous avons mis au point deux précipitateurs électrostatiques plans permettant d'effectuer le spectre granulométrique des aérosols jusqu'à quelques microns. A l'aide de ces dispositifs, nous avons pu étudier :

- la charge électrique portée par des particules de latex mises en suspension dans l'air par atomisation en fonction de la conductivité de la suspension ;

- les lois de charge par diffusion en milieu unipolaire ;

- le diamètre aérodynamique, le coefficient de diffusion des agglomérats de particules sphériques ;

- les lois régissant la mise à l'équilibre de Boltzmann des particules en fonction de la nature et de la concentration des ions, de la nature et de la concentration des particules et du temps de contact.

### 2/ Pollution atmosphérique et particules ultrafines :

a) Les recherches sur la formation et l'évolution des ions et aérosols formés par photolyse et radiolyse ont été menées sur deux plans :

- d'une part, en atmosphère contrôlée pour dégager les réactions fondamentales en phase gazeuse conduisant à la formation de ces noyaux ;

- d'autre part, sur l'air naturel en étudiant les caractéristiques de l'aérosol atmosphérique en fonction de divers paramètres (concentration en SO₂ et NO₂, pression, humidité relative, ensoleillement, etc...), en vue d'établir des corrélations possibles.
Le résultat principal est la mise en évidence de l'impossibilité de produire
des particules à partir de la photo-oxydation directe du SO₂ avec les longueurs
d'ondes rencontrées dans la basse atmosphère.

Par contre, on a mis en évidence que l'irradiation de NO₂ donne naissance à
des noyaux. La concentration en particules formées est considérablement aug-
mentée si on ajoute du SO₂.

b) Les études portant sur la mesure du spectre de mobilité des petits ions créés par ionisation α dans l'air ambiant et dans des gaz de pureté contrôlée par une méthode de temps de vol se sont poursuivies. On observe un spectre discret d'ions positifs et négatifs de mobilité élevée et un groupe d'ions dont la mobilité plus faible décroît quand le temps de contact avec l'air augmente. On observe également dans les gaz une modification du spectre discret en relation directe avec l'humidité relative du gaz ; il semble que celle-ci ait peu d'influence sur les ions de mobilité variable.

3/ *Optique des Aérosols :*

La mise au point d'un spectromètre à aérosols par comptage de photons est pratiquement terminée, cet appareil permet d'établir le spectre granulométrique des particules depuis environ 0,06 µm. Une étude sur l'évaporation des goutte-lettes et la condensation de la vapeur dans un jet d'aire supersonique a pu être effectuée.

II — GROUPE DE TOULOUSE

1/ Transport des aérosols et des constituants mineurs de l'atmosphère :

a) On a mis au point un modèle mathématique de diffusion des aérosols dans le cas de régime non stationnaires. Pour chaque type d'aérosol, on a ainsi pu étudier à l'aide d'un ordinateur l'influence des différents paramètres (liés à la source, à l'aérosol et aux conditions météorologiques) sur la répartition de ces aérosols dans la troposphère.

b) Expérimentalement, on a mesuré les coefficients d'échange entre 0 et 10 mètres (à l'aide du thoron), entre 0 et 100 mètres (à l'aide du thoron et du radon) et étudié le comportement d'un panache émis par un point source (thoron ou sulfure de zinc). Ces expériences ont été réalisées sur le site de Roissy en France (terrain du futur aéroport Paris Nord) et l'ensemble de ces mesures a été comparé aux résultats obtenus à l'aide du modèle numérique cité plus haut.

De plus, il a été procédé à une campagne d'études sur les coefficients
d'échange dans la végétation (à la demande du laboratoire de bioclimatologie de
l'INRA, Versailles) qui a permis de déterminer l'influence, sur le profil de
diffusivité, des échanges thermiques entre l'air et la végétation.

c) On a étudié le transport des aérosols troposphériques par diffusion et convection en utilisant comme traceurs le radon et les aérosols d'origine continentale ou marine ; on a mis au point une technique d'analyse par activation neutronique d'un certain nombre d'aérosols atmosphériques (appareils de prélèvement en altitude, étude des filtres commerciaux, étalonnage des appareils de
détection, mise au point d'un programme numérique de dépouillement sur
ordinateur) et on envisage de les sélectionner en fonction de leur granulométrie.
En outre, la construction d'un compteur de noyaux d'Aitken adapté aux mesures
aériennes a donné lieu à des projets de réalisation industrielle.

2/ *Etude physico-chimique des aérosols atmosphériques :*

On a commencé à travailler sur la mesure de la mobilité des petits ions radioactifs provenant de la désintégration d'un gaz (radon, thoron, actinon, krypton, xénon). Ces ions évoluent dans l'air en captant des molécules neutres et on a ainsi montré l'existence de plusieurs groupes d'ions.

On a construit des appareils de mesure de la mobilité des ions gazeux
produits par irradiation et des ions lourds créés à partir du recul d'atomes
radioactifs. De plus, on a montré par spectrométrie de masse que les ions produits
par irradiation ou effluve étaient principalement des ions H₃O⁺ (H₂O)ₙ,
NO⁺ (H₂O)ₙ, NO₂⁺ (H₂O)ₙ et on a étudié l'agglomération de vapeurs venant
éventuellement se substituer à l'eau.

BIBLIOGRAPHIE SOMMAIRE

LIU B., WAJSFELNER R., BILLARD F. et BRICARD J. – Etude de la charge électrique portée par des particules sphériques de latex polystyryène mises en suspension dans l’air. *C. R. Acad. Sci.*, **268**, 1 682, (1969).

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# TRANSFERT DE RAYONNEMENT DANS L'ATMOSPHERE

Madame J. LENOBLE

Laboratoire d'Optique Atmosphérique

Université des Sciences et Techniques de Lille

B.P. n 36

59 - Lille

Plusieurs équipes françaises ont développé des recherches sur le rayonnement infrarouge pendant la période 1967-1970 ; ces équipes ont des relations régulières entre elles afin de coordonner leurs programmes, qui forment un ensemble assez complet.

Des travaux sont également poursuivis dans le domaine du rayonnement visible et infrarouge proche, où la diffusion est le phénomène prépondérant, et dans le domaine des microondes.

Enfin des équipes de bioclimatologie se sont intéressées aux mesures de rayonnement dans la couche de surface.

## TRANSFERT DU RAYONNEMENT INFRAROUGE

Le groupe infrarouge du Laboratoire de Météorologie Dynamique du CNRS a orienté essentiellement son activité vers les études radiométriques en satellite.

En 1967, P. MOREL a proposé au CNES le principe d'un satellite d'observation météorologique géostationnaire, Météosat, utilisant le rayonnement infrarouge émis par la terre entre 10 et $12\mu$. Ce rayonnement est capté par un détecteur photoélectrique (tellurure de mercure cadmium) mis au point par la société française SAT. Le projet a été retenu par le CNES et les études préliminaires du radiomètre (détecteur, optique collectrice, chaîne d'amplification), ont reposé entièrement sur les propositions du LMD (P. MOREL, F. SIROU, J. L. MONGE). On a entrepris la réalisation d'une maquette de ce radiomètre au laboratoire.

L'expérience acquise grâce aux études et réalisations précédentes a permis de construire une caméra radiométrique à balayage embarquable à bord d'avion dont les essais sont en cours.

Enfin en vue de l'exploitation des données recueillies par Météosat et la caméra à balayage, L. PONTIER avec le concours de C. DECHAMBENOY, a effectué des mesures en avion sur la transmission verticale de l'atmosphère et le rayonnement émis par les nuages à l'aide d'un radiomètre Barnes. A ces mesures il faut ajouter celle de l'émissivité globale de l'air (mesures au sol associées à des radiosondages), entreprises au cours de deux campagnes, l'une au Sahara en 1967, l'autre à Carpentras (Vaucluse) en 1970 effectuées par L. PONTIER et L. MENGER.
Le laboratoire de Physique de l'atmosphère de la Faculté des Sciences de Toulouse (R. SAPORTE, J. M. BRUSTET, P. CASAMAYOR, P. DELANOUE) a effectué des recherches sur l'absorption et l'émission infrarouge de l'atmosphère du visible à 15 µ.

Les études ont porté plus particulièrement sur les fenêtres de transparence et leurs bords, avec les spectroradiomètres construits au laboratoire ; on a recherché des fonctions et algorithmes permettant le calcul de la transparence et l'évaluation du contraste. Des mesures radiométriques de la température des nuages ont été effectuées.

Les bandes d'absorption ont été utilisées pour les mesures radiométriques de la température de l'air, de l'hygrométrie et du flux de vapeur d'eau.

Au Centre de Recherches Atmosphériques de Campistrous M. VERGEZ a également effectué des mesures de température des nuages par radiométrie infrarouge depuis le sol au moyen d'un radiomètre Barnes, obtenant un bon accord avec les températures obtenues par sondage direct.

A l'Institut d'Astrophysique de Paris E. VIGROUX et P. VERMANDE ont mis au point un spectromètre à grilles pour l'étude de l'atmosphère terrestre.

Après avoir réalisé les grilles circulaires (grille d'entrée tournante) P. VERMANDE a mis au point un dispositif précis d'étalonnage. Le pouvoir de résolution obtenu atteint $0,06 \text{ cm}^{-1}$ à $9 \mu\text{m}$. Grâce à l'adjonction d'un analyseur multicanaux on peut aussi obtenir le spectre d'émission du ciel dans ces conditions. Comme la finesse atteinte est voisine de la limite permise par le réseau, on s'attache à l'amélioration de la détection par l'adaptation d'un détecteur Ge-Hg.

Le laboratoire d'Optique Atmosphérique de la Faculté des Sciences de Lille, en collaboration avec le laboratoire d'Océanographie Physique du Muséum National d'Histoire Naturelle a poursuivi l'étude des échanges radiatifs atmosphériocéan (P. LECOMTE, P. Y. DESCHAMPS, J. C. VANHOUTTE). Le radiomètre infrarouge construit au Laboratoire a permis une étude précise de la température superficielle de l'océan au cours de plusieurs campagnes effectuées sur la Bouée Laboratoire du CNEXO ; la correction due à la réflexion du rayonnement du ciel a été systématiquement étudiée pour déduire les températures vraies des températures apparentes radiométriques. Des mesures simultanées en avion, effectuées en liaison avec la Météorologie Nationale et le Service Central Hydrographique, ont permis d'étudier l'effet de la transmission atmosphérique.

L'Institut de Mécanique Statistique de la Turbulence de Marseille, en collaboration avec la Station de Bioclimatologie d'Avignon a étudié l'interaction du transfert radiatif et du transfert turbulent dans la couche de surface.

Le transfert turbulent est, d'ordinaire supposé constant dans cette zone, mais peut y varier notablement sous l'effet d'une divergence relativement faible du flux radiatif. Une étude analytique et numérique, basée d'une part sur les théories semi-empiriques de la turbulence atmosphérique, d'autre part sur le calcul du transfert radiatif par la méthode de Funk, a été effectuée. L'application numérique au cas d'une surface liquide a montré des variations relatives du flux turbulent pouvant atteindre 50 % sur les dix premiers mètres lorsque le vent est faible et l'humidité est élevée.
## TRANSFERT EN MILIEU DIFFUSANT

Le laboratoire d'Optique Atmosphérique de la Faculté des Sciences de Lille a poursuivi ses recherches sur le transfert du rayonnement visible et infrarouge proche dans une atmosphère diffusante et absorbante.

Diverses méthodes de résolution de l'équation de transfert ont été programmées afin de comparer leur efficacité et de déterminer en fonction des divers paramètres, la méthode la mieux adaptée à chaque problème : méthode des harmoniques sphériques (C. DEVAUX, J. C. GUILLEMOT, J. MARENGO), méthode du "doubling" (Y. FOUQUART), méthode des ordres successifs de diffusion pour les atmosphères non homogènes (Y. FOUQUART), méthode des principes d'invariance pour le rayonnement diffusé vers l'espace par une atmosphère planétaire (J. LENOBLE). La méthode des harmoniques sphériques a été étendue pour tenir compte de la polarisation du rayonnement diffus (M. HERMAN, C. DEVAUX).

La comparaison des résultats théoriques avec les résultats expérimentaux obtenus en Laboratoire sur des suspensions d'afcolac a montré un accord très satisfaisant tant pour les couches minces que pour les couches infinies (M. HERMAN, C. DEVAUX) ; l'étude de la polarisation a été commencée en diffusion primaire (A. COLONNA).

L'influence importante de la diffusion sur l'échauffement radiatif par absorption du rayonnement solaire infrarouge dans la zone 1 à 3 µ a été mise en évidence (Y. FOUQUART).

Des études du rayonnement diffus dans une chambre à brouillard ont été effectuées par le groupe de liaison scientifique de Sud-Aviation (M. FOURNET) en collaboration avec le Laboratoire de Physique des Aérosols de la Faculté des Sciences de Paris (J. BRICARD) : la comparaison avec les études théoriques effectuées au laboratoire d'Optique Atmosphérique de Lille (J. LENOBLE) a été satisfaisante, mais a fait apparaître une absorption propre inexpliquée.

M. FOURNET a également étudié la propagation d'un faisceau laser dans la chambre à brouillard.

Une étude en avion du bilan des flux de rayonnement visible sur les deux faces d'un nuage a été entreprise par le laboratoire d'Optique Atmosphérique de Lille.

## RADIOMETRIE EN MICROONDES

Le service de Météorologie Spatiale de la Météorologie Nationale (VILLE-VIEILLE, CAYLA) a abordé le problème de la détermination des taux de précipitation sur l'océan par radiométrie microondes passive depuis un satellite.

On a cherché dans ce but à mettre en évidence une "signature" de la précipitation et plus précisément de la différence existant entre les rayonnements sortant vers le haut de l'atmosphère nuageuse, avec et sans précipitation.

Un modèle de calcul de transfert radiatif ayant été établi, on a pu montrer que la considération de la seule intensité ne permettait pas une différenciation
correcte, mais qu'il était possible d'obtenir celle-ci à partir de l'étude simultanée de l'intensité et de la polarisation du rayonnement.

Les résultats seront soumis à une expérimentation en vraie grandeur à partir d'un dispositif sous satellite.

## ETUDES DE BIOCLIMATOLOGIE

L'étude d'un bilan mètre pour la mesure du bilan radiatif au voisinage de la surface du sol a été réalisée à la station de Bioclimatologie de l'INRA à Avignon en liaison étroite avec le Centre d'Etudes Nucléaires de Grenoble (M. DENIS). L'étude théorique du bilan mètre a conduit à la réalisation d'un appareil d'un type nouveau qui fait actuellement l'objet d'une demande de Brevet. Cette étude a montré en particulier que la réponse de l'appareil n'était fonction que de l'écart de température entre les deux faces, ce qui a conduit les auteurs à réaliser un appareil refroidi par une circulation d'eau pour éliminer les erreurs systématiques de mesure dues à la convection (M. DENIS (CENG-Laboratoire de méthodes nouvelles de mesures de rayonnements) et Mme MERMIER (INRA-Bioclimatologie)).

Les travaux entrepris par la Station Centrale de Bioclimatologie de Versailles et par la Station de Bioclimatologie de la Guadeloupe concernent l'interception des rayonnements solaires par les couverts végétaux. Les points suivants ont été abordés :

- répartition du rayonnement solaire direct et diffus entre les feuilles d'une culture, les éclairements énergétiques et les modifications de composition spectrale ont été étudiés (mais, blé à Versailles, patate, canne à sucre à la Guadeloupe) ;

- influence de la hauteur du soleil et du degré de couverture végétale (densité de feuillage d'une culture de maïs) sur l'albédo et sur le facteur de réflexion monochromatique de la culture.

On a mis au point pour ces études des pyranomètres peu coûteux, (forme linéaire, thermocouples sur circuit imprimé, surfaces réceptrices noires et blanches).

Par ailleurs, le rayonnement net au sol et sa ventialation entre les autres termes du bilan énergétique ont fait l'objet de travaux sur gazon, maïs et sol nu.

## BIBIOGRAPHIE

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[29] LENOBLE J. — Diffusion du rayonnement ultraviolet dans l'atmosphère. The Biologic Effects of Ultraviolet Radiation — édit. by Urbach Pergamon Press, 341-349, 1969.

[30] LENOBLE J. — Importance de la polarisation dans le rayonnement diffusé par une atmosphère planétaire. *Jl. Quant. Spect. Rad. Transfer* 10, 533-558, 1970.

[31] MARENGO J. — Application numérique de la méthode des harmoniques sphériques. Etude de milieux diffusants et absorbants pour le cas d'une diffusion anisotrope. *Thèse Docteur Ingénieur* Lille Mars 1968.

[32] MARENGO J. — Application numérique de la méthode des harmoniques sphériques. Etude des milieux diffusants et absorbants pour le cas d'une diffusion anisotrope. *Nouvelle Rev. Optique* 1 181-190, 1970.

[33] MONGE J. L. — Etude d'un préamplificateur pour détecteur infrarouge. Etude de la chaîne d'amplification du canal infrarouge de Météosat. Rapport L.M.D. n° 9 septembre 1969.

[34] MOREL P. — Radiomètre infrarouge à haute résolution pour un satellite d'observation météorologique géostationnaire (Météosat). Conf. d'Optique Spatiale, Marseille juillet 1970.

[35] PONTIER L. DECHAMBENOY C. et MENENGER L. — Emissivité globale et transmission verticale de l'atmosphère dans l'infrarouge. Coll. Phys. de la Basse Atmosphère, Toulouse février 1969.

[36] SIROU F. — Mesures effectuées sur le détecteur infrarouge HgTe-CdTe Sat n° 501. Mesures de réponse spectrale effectuées sur le détecteur infrarouge HgTe-CdTe Sat n° 501. Rapport L.M.D. n° 16 octobre 1969, janvier 1970.

[37] VERGEZ M. — Température des nuages mesurée par radiométrie infrarouge depuis le sol. — Coll. Phys. de la Basse Atmosphère — Paris mars 1970.

[38] VERMANDE P. — Exemple d'émission de l'atmosphère terrestre à grande dispersion. Symposium sur l'ozone atmosphérique 127, 1968. (Publication du C.N.R.S.).
[39] VERMANDE P. - Utilisation du spectromètre à grilles pour l'étude de l'atmosphère terrestre. *Ann. Géoph.* 29 (1968) 1041 et Coll. Phys. de la Basse Atmosphère - Paris mars 1970.

[40] VERMANDE P. - Application du spectromètre à grilles à l'étude de l'atmosphère terrestre. *Thèse Doctorat d'Etat* Paris juin 1970.

[41] VERMANDE P. - Spectre d'absorption de l'atmosphère terrestre à haute résolution de 1159 à 1172 cm⁻¹. *Ann. Géoph.* 26 65 (1970).
## PHYSIQUE DES PRECIPITATIONS

Jean DESSENS

Institut de Physique du Globe
du Puy de Dôme
Centre de Recherches Atmosphériques
de Campistrous
65 - Lannemezan

Serge GODARD

Institut de Physique du Globe
du Puy de Dôme
Observatoire de Clermont-Ferrand
63 - Clermond-Ferrand

## INITIATION DES PRECIPITATIONS

Pour localiser dans un nuage l'endroit où risquent de se déclencher des précipitations en phase liquide, on a construit une radio-sonde mesurant le contenu en eau liquide des nuages (ASSELIN de BEAUVILLE, DERNIS et WILL, 1969), ce qui a permis d'obtenir quelques profils verticaux de la phase liquide dans les stratus et les stratocumulus (ASSELIN de BEAUVILLE, 1969) : on observe un accroissement de la teneur en eau liquide dans le tiers supérieur du nuage, pouvant être dû à une intensification du processus de condensation par refroidissement radiatif du sommet nuageux ou à un renforcement de la turbulence.

L'effet du champ électrique sur la nucléation a été étudié. Des expériences conduites par Mme ROULLEAU au Denver Research Institute dans des conditions bien définies ont permis de localiser l'origine de la formation de cristaux de glace. Les cristaux apparaissent après collision des gouttes projetées contre l'électrode elle-même sous l'effet du champ électrostatique. Cette électrode doit être recouverte d'une substance hydrophobique si l'on veut observer le phénomène.

L'initiation des précipitations en phase solide a été étudiée à l'aide d'un radar de 8,6 mm de longueur d'onde à faisceau vertical équipé d'un ensemble de traitement et d'enregistrement des signaux (analyse par fenêtre mobile quantifiée en 6 niveaux de puissance, enregistrement fac-similé). Des observations ont précisé le rôle des cristaux de glace provenant de cirrus et pénétrant dans des cumulus congestus (SAUVAGEOT, 1968a et 1968b).

## CROISSANCE DES PRECIPITATIONS – INTERACTIONS AVEC L'ENVI-
RONNEMENT

Une importante contribution à l'étude de la formation de la grêle est due au Centre d'Etudes Nucléaires de SACLAY (MAJOULE, NIEF et ROTH, 1968) : les différences de concentration en deutérium et oxygène 18 que révèle l'analyse
des prélèvements faits suivant des coupes de grêlons apportent des indications sur
le mode de croissance du grêlon et sur sa trajectoire à l'intérieur du nuage au
cours de sa formation.

Les variations des concentrations de deutérium et d'oxygène 18 renseignent
sur la température du nuage de grêle (MACKLIN, MERLIVAT et STEVENSON,
1970).

Au sujet du lavage de l'atmosphère par les précipitations, une équipe
française travaillant en Côte d'Ivoire a mis en évidence une assez bonne
corrélation, dans le courant de l'année, entre le pouvoir glaçogène moyen et
l'inverse de la pluviométrie (BERTRAND, 1970) ; comme l'activité glaçogène dans
cette région semble directement liée à la pollution en poussières arrachées au sol,
on peut supposer que le lavage de ces poussières par les précipitations est
important.

Par contre, une étude basée sur le dosage de l'argent dans les précipitations
par spectométrie de masse à étincelles (DESSENS Jean, LACAUX, 1970) ne révèle
pas une captation efficace de très petits noyaux artificiels d'iodure d'argent par
des précipitations issues de cumulonimbus.

## REPARTITIONS TEMPORELLES ET SPATIALES DES PRECIPITATIONS

Les variations des teneurs en deutérium, tritium et oxygène 18 ont été
étudiées sur des échantillons de neige, névé et carottes de glace en provenance du
Groenland et de l'Antarctique :

Au GROENLAND, l'étude du profil de la concentration de tritium dans un
forage fournit un procédé de mesure de l'accumulation moyenne annuelle
(VERGNAUD, BOTTER, LORIUS, MERLIVAT, RAVOIRE, ROTH, 1970). Les
analyses faites sur les échantillons provenant de six forages effectués le long d'un
axe Ouest-Est ont permis d'apporter une contribution du bilan de masse au
Groenland.

Les mesures simultanées de répartition du deutérium et de tritium le long du
même axe mettent en évidence des phénomènes liés au mouvement des masses
d'air pour le deutérium, et aux échanges entre basse et haute atmosphère pour le
tritium.

Dans l'ANTARCTIQUE, la mesure de l'accumulation a été faite pour 7
stations allant de la côte jusqu'à environ 1 500 km (RAVOIRE, LORIUS,
ROBERT et ROTH, 1970). Pour les régions centrales, les valeurs trouvées sont
inférieures à $3 \text{ g cm}^{-2} \text{ cm}^{-1}$ ; elles se recoupent avec les résultats obtenus par
d'autres équipes.

Les variations de teneur en deutérium de la glace donnent des informations
sur les changements de température moyenne permettant de remonter à plusieurs
milliers d'années en arrière si les échantillons prélevés en profondeur sont
disponibles (LORIUS, MERLIVAT et HAGEMANN, 1969).

La grêle a fait l'objet d'études statistiques sur sa répartition : dans le Bassin
Rhodanien (PEJOUX, 1969), les observations météorologiques conduisent au tracé
de cartes indiquant une relation entre la répartition des zones grêlées et la densité
de la population : cette coïncidence est la conséquence d'un facteur humain (grêle effectivement observée) et d'un facteur économique (dégâts là où se trouvent les cultures), plutôt que la conséquence d'un facteur géographique (trajectoires d'orages et vallées humides par exemple).

Dans le Bassin d'Aquitaine, la carte des trajectoires des orages à grêle dévastateurs (CELLE, DESSENS et DEYRIES, 1969), a mis en évidence l'influence des vents en altitude, cependant que d'autres données statistiques sur les orages à grêle (CASTET et DEYRIES, 1970) indiquent l'importance de la chaîne pyrénéenne sur la formation de la grêle.

En France (MOREAU, 1968) a montré que la statistique générale annuelle fournie par l'ensemble des organismes d'assurances correspond à peu près exactement à la gravité (intensité et étendue) des abats de grêle sur une région donnée.

## MODIFICATION DES PRECIPITATIONS

Il convient d'abord d'envisager les possibilités de modification par inadver-
tance : l'incidence possible de l'activité industrielle sur les précipitations dans la
région parisienne a été étudiée par une équipe de la Météorologie Nationale
(DETTWILLER, 1968) : il y aurait davantage de jours de pluie et de chutes de
pluie pendant les jours de la semaine (lundi au vendredi) que pendant les jours de
week-end.

Les tentatives de modifications volontaires des précipitations ont porté sur
les points suivants :

a) Atténuation des brouillards froids

A la direction de l'équipement de l'aéroport de Paris, on considère que l'année 1967 a marqué la fin de la mise au point de la technique d'atténuation des brouillards froids par pulvérisation de propane. En effet, c'est à cette date que l'installation réalisée sur l'aéroport d'ORLY à titre expérimental a été remise aux services d'exploitation de l'aéroport, c'est à dire est devenue opérationnelle (R. FABRE 1969a). Des observations sur les phénomènes d'atténuation des brouillards froids continuent néanmoins à être effectuées lors de chaque utilisation de l'installation (FABRE et SERPOLAY, 1969) (FABRE, 1969b).

La dissipation des brouillards par turbo-réacteurs, également expérimentée à ORLY, ne donnant pas lieu à des précipitations, est simplement mentionnée ici.

b) Stimulation de la pluie

Poursuivie de façon continue depuis 1965 à MIMIZAN, sur la côte Altantique des Landes, une émission de noyaux d'iodure d'argent à partir du sol (DESSENS, 1968a, et DESSENS 1968b) produit un panache de pluies excédentaires centré à une trentaine de kilomètres sous le vent dominant du générateur de noyaux. Le dépouillement de l'expérience a été complétée par la collecte des précipitations dans la région cible et dans une région témoin afin de comparer les teneurs en argent dans les différents échantillons (LACAUX, 1970).
### c) Prévention de la grêle

Ce sujet étant traité dans un autre chapitre, nous citerons simplement ici une étude générale (DESSENS H., 1967) sur la théorie de la formation de la grêle et sur les processus de modification.

## PRECIPITATIONS EN PHASE EXCLUSIVEMENT LIQUIDE

Mme ROULLEAU a étudié en laboratoire l'influence des charges électriques sur les phénomènes de coalescence et de collision.

Un dispositif nouveau a été mis au point afin de réaliser une "suspension électrique" de gouttes d'eau. De nombreux facteurs interviennent dans la croissance des gouttes. Le coefficient de collision-coalescence est maximum lorsque le brouillard est peu chargé. Le phénomène le plus important est dû à la polarisation des gouttelettes dans le champ électrique crée par les gouttes fortement chargées.

R. SERPOLAY et J. Y. PAUGAM ont étudié les propriétés absorbantes de la poudre d'alginate de sodium et comparé ces propriétés à celle du NaCl. Bien que tentées en vue de la modification de la transparence des brouillards nous mentionnons ces travaux ici puisque ces expériences peuvent le cas échéant amener des déclanchements de précipitations en phase entièrement liquide.

S. GODARD et Coll. ont étudié la structure granulométrique des précipitations, et les relations existant entre cette structure et la propagation des ondes centimétriques et millimétriques à travers la pluie. Un capteur photo-électrique a été réalisé afin de déterminer le spectre dimensionnel et le spectre des vitesses de chute de gouttes "in situ".

Ces travaux ont permis de calculer de nouvelles relations réflectivité-intensité de pluie ou affaiblissement-intensité de pluie à diverses longueurs d'onde. L'influence des fluctuations de vitesse de chute des gouttes sur les caractéristiques radioélectriques de la précipitation a été mise en évidence.

## REFERENCES

[1] ASSELIN de BEAUVILLE J. P., DERNIS A. et WILL R. - Un instrument de mesure de la teneur en eau liquide des nuages. J.R.A., IV, 1 année, n° 2, p. 93-100, 1969.

[2] ASSELIN de BEAUVILLE J. P. - Quelques profils verticaux du contenu en eau liquide dans les stratus et les stratocumulus. J.R.A., IV, 1ᵉ année, n° 3, p. 137-142, 1969.

[3] BERTRAND J. P. - Etude de l'activité glaçogène en Côte d'Ivoire. Thèse d'Ingénieur Docteur, Université de Toulouse, 71 p., 1970.

[4] CASTET J., et DEYRIES P. - Données statistiques sur les orages à grêle dans le Sud-Ouest de la France. Assoc. d'Etudes, n° 18, p. 58-63, 1970.

[5] CELLE G., DESSENS J., DEYRIES P. - Carte des trajectoires d'orages à grêle. Assoc. d'Etudes, n° 17, p. 59-64, 1969.

[6] DESSENS J. et LACAUX J. P. - Dosage de l'iodure d'argent dans les précipitations. Ministère de l'Agriculture, Convention J M-C C, 30-7-70, 16 p., 1970.
[7] DESSENS H. - Influence sur la pluviométrie d'une émission continue de noyaux d'iodure d'argent. C.R. Ac. Sc., T. 267, Série B, p. 427-432, 1968a.

[8] DESSENS H. - Expérience de pluie provoquée par ensemencement ininterrompu à partir du sol. Proceedings of the International Conference on Cloud Physics, Toronto, p. 719-723, 1968b.

[9] DESSENS H. - La grêle et sa prévention. Assoc. d'Etudes, n° 17, p. 59-64, 1969.

[10] DETTWILLER J. - Possible incidence of industrial activity on the precipitation at Paris. W. M. O. Symposium on Urban Climates and Building Climatology, Bruxelles, 6 p., 1968.

[11] DONNADIEU G., DUBOSCLARD G. et GODARD S. - Etude sur radars millimétriques de formations nuageuses convectives. 2e partie : Possibilités du radar de 8,6 mm pour l'étude de l'évolution de situations orageuses. J. R. A., 111, 2e année, n° 4, p. 330-336, 1968.

[12] DONNADIEU G., DUBOSCLARD G. et GODARD S. - Un pluviomètre photoélectrique pour la détermination simultanée des spectres dimensionnel et de vitesse de chute des gouttes de pluie. J.R.A., IV, 1 année, n° 1, p. 37-46, 1969.

[13] FABRE R. - Techniques et installations opérationnelles d'atténuation des brouillards froids sur les aéroports. Brochure français-anglais, Aéroport de PARIS, Direction des Etudes, 1969a.

[14] FABRE R. et SERPOLAY R. - Détermination expérimentale in situ de la température limite d'efficacité du dispositif de dispersion des brouillards surfondus installé sur l'aéroport d'Orly. J.R.A., IV, 1e année, n° 2, p. 78-83, 1969.

[15] FABRE R. - Phénomènes optiques provoqués par ensemencement d'un brouillard surfondu à température voisine de -6°C. J.R.A., IV, 1e année, n° 2, p. 101-103, 1969.

[16] GODARD S. - Propagation troposphérique des ondes millimétriques. C.R. Final Convention D.R.M.E. N° 723/68, 1970.

[17] GODARD S. et JUILLERAT R. - Radiométéorologie : application de la radio-métrie, Applications du radar atmosphérique, amélioration du récepteur. J.R.A., III, 1e année, n° 3, p. 101-114, 1967.

[18] GODARD S. - Propagation of centimeter and millimeter wavelength through precipitation, at "Nato Advanced Study Institute": effects of atmospheric water on electromagnetic wave propagation 1969.

[19] LACAUX J. P. - Recherche des effets sur les précipitations d'une émission continue de noyaux d'iodure d'argent. Thèse de Spécialité, Université de Toulouse, 61 p., 8 janvier 1971.

[20] LORIUS C., MERLIVAT L., et HAGEMANN R. - Variation on the mean deuterium content of precipitation in Antarctica. J. Geophys. Res., Vol, 74, n° 28, 1969.

[21] MAJOUBE M., NIEF G., et ROTH E. - Variations and comparisons of deuterium and oxygen 18 concentrations in hailstones. Proceedings of the International Conference on Cloud Physics, Toronto, p. 450-454, 1968.

[22] MACKLIN W.C., MERLIVAT L. et STEVENSON C.M. - The analysis of a hailstone. Q.J.R.M.S., Vol. 96, n° 409, p. 472-486, 1970.

[23] MOREAU R. - Le contrôle des chutes de grêle sur une région donnée par la statistique des organismes d'assurance. La Météorologie, 5 série, n° 6, p. 203-214, 1968.
[24] PAUGAM J. Y. et SERPOLAY R. – Modification de la densité optique des brouillards par ensemencement d'alginate pulvérulent. Comparaison avec les ensemencements de NaCl. *J.R.A.*, IV, 2° année, n° 3, p. 101-106, 1970.

[25] PEJOUX R. – Etude de la répartition de quelques zones grêlées de 1963 à 1969 ; validité des renseignements utilisés. Groupement Interdépartemental d'Etudes des Fléaux Atmosphériques, *Valence*, n° 10, p. 11-14, 1969.

[26] RAVOIRE J., LORIUS C., ROBERT J. et ROTH E. – Tritium content in a firn core from Antarctica. *J. of Geophysical Res.*, Vol. 75, n° 2, p. 2331-35, 1970.

[27] SAUVAGEOT H. – Etude de l'environnement atmosphérique local à l'aide d'un radar de 8,6 mm de longueur d'onde. Détection des nuages. *Thèse de spécialité*, Université de Toulouse, 74 p., 1968a.

[28] SAUVAGEOT H. – Détection des nuages convectifs à l'aide d'un radar de 8,6 mm. J.R.A., III, 2° année, p. 321-329, 1968b.

[29] VERGNAUD J. P., BOTTER R., LORIUS C., MERLIVAT L., RAVOIRE J. et ROTH E. – Tritium and deuterium content of snow in Greenland. *International symposium on Hydrogeochemistry and Biogeochemistry*, Tokyo, 1970.
# PERTURBATIONS ATMOSPHERIQUES DUES A L'ACTION DU SOL

## P. DE FELICE

Laboratoire de Météorologie et Dynamique de l'Atmosphère
1, Place Aristide-Briand

92 - Bellevue

L'étude de ces mouvements est probablement très importante pour la météorologie car ce sont eux qui paraissent effectuer une grande partie des transports d'énergie mécanique et de quantité de mouvement entre les divers niveaux de l'atmosphère selon le processus suivant :

1) Ces perturbations se développent en empruntant leur énergie aux mouvements de plus grande échelle. Cet échange d'énergie a été étudié sur un modèle théorique simple. On a considéré un vent uniforme, à stabilité statique uniforme, franchissant une chaîne de montagne transversale de faible hauteur ; on a tenu compte de la rotation terrestre mais non de sa courbure ; on a supposé que la perturbation provoquée par l'obstacle dans l'écoulement était adiabatique et on a utilisé des équations linéarisées. On a trouvé que cette perturbation forcée était stationnaire et représentait ce que devenait une perturbation initiale au bout d'un temps assez long. Son energie continuellement empruntée à celle du vent se propage vers le haut à partir de la chaîne et se dissipe dans la turbulence organisée qu'elle crée.

On a calculé la fraction r d'énergie cinétique d'un vent de vitesse U, dissipée par la perturbation pour une montagne de largeur pratique b, et de hauteur h — on a trouvé que r dépendait essentiellement de U avec un maximum très marqué pour une certaine valeur, qui traduit un effet de résonance. Ainsi avec b = 100 km, h = 0,7 km, r est supérieur à 60 % pour U = 3 m.s⁻¹, et tombe à 20 % pour U = 20 m.s⁻¹. D'autre part r est proportionnel au carré de h. Certes l'hypothèse d'un vent uniforme est peu réaliste, mais il est très probable qu'un effet analogue doit exister dans l'atmosphère, de sorte qu'un courant atmosphérique peut être incapable de franchir une chaîne même peu élevée si sa structure s'y prête et le vent ne peut alors que contourner la chaîne. On a aussi considéré des modèles avec 2 chaînes de montagnes successives pouvant fournir 2 (et même plusieurs) maximums pour r, correspondant à 2 (ou plusieurs) valeurs particulières de la vitesse.

Une premiere confirmation expérimentale de cet effet de freinage par le relief a été obtenue au cours d'une campagne de mesure du vent en altitude en Bretagne. Le relief de la presqu'île, bien que peu élevé est très accidenté. On a trouvé que le vent général d'ouest tendait à contourner le massif par le nord, d'où une concentration des lignes de courant à cet endroit et au contraire un desserrement sur la côte sud, ce qui, accessoirement expliquerait le contraste bien connu entre le climat des côtes nord et sud.
2) Si la propagation de l'énergie empruntée au vent par la perturbation a lieu dans de l'air très turbulent, la perturbation s'amoindrit à mesure qu'on s'élève. Mais si au contraire la turbulence est trop faible pour produire un amortissement appréciable, l'amplitude des ondes augmente en raison de la décroissance de la densité de l'air de sorte qu'un niveau est finalement atteint où elles se transforment en véritables tourbillons séparés par des zones à fort gradient de vent. Ce phénomène a été mis en évidence grâce à un modèle théorique simple anlaogue à celui qui est décrit en 1°, mais en utilisant des équations non linéarisées, et en supposant la rotation terrestre négligeable.

En introduisant la compressibilité de l'air dans le modèle les conclusions précédentes sont vraies, toutefois l'augmentation de l'amplitude de la perturbation avec l'altitude est plus faible.

3) Cette turbulence organisée crée à son tour une turbulence d'échelle inférieure provoquant la dissipation de l'énergie de la perturbation. Cette turbulence peut expliquer notamment la "turbulence en air clair" et les accidents d'avions souvent constatés au-dessus de régions montagneuses.

Ces résultats généraux ont été obtenus par le laboratoire de Météorologie dirigé par le Professeur P. QUENEY. Il faut ajouter à ceux-ci une étude des systèmes de nuages en bandes, décelés par les satellites météorologiques. — Grace à des équipes de pilotes d'avions et de planeurs, on a pu explorer directement les ondes de relief visibles sur les photographies reçues au Centre de Météorologie Spatiale de Lannion. En France, ces bandes sont fréquentes au sud des Cévennes par vent général de Nord-Ouest. Près de 100 systèmes nuageux ont été observés. Ils sont stationnaires, leur longueur d'onde horizontale est comprise entre 8 et 20 km avec un maximum de fréquence pour 13 km, et il ne sembe pas qu'il y ait de corrélation entre la longueur d'onde et la vitesse du vent. Cette étude se poursuit.

Deux études théoriques de modèles d'ondes de gravité dans une atmosphère stratifiée avec paroi supérieure ont été faites. L'hypothèse de cette paroi, assez peu réaliste, a l'avantage de fournir une condition simple à la limite supérieure.

A. VILTARD (labo de Météorologie) considérant le cas linéaire, a étudié l'influence de la hauteur de la paroi sur les ondes provoquées dans l'écoulement par une montagne.

R. ZEYTOUNIAN (O.N.E.R.A.) a étudié le problème non linéaire, en supposant que la tropopause n'était pas perturbée, ce qui revient à la considérer comme une paroi rigide. En faisant varier la hauteur de celle-ci, il a trouvé comme A. VILTARD. qu'il existe des hauteurs critiques pour lesquelles l'amplitude de la perturbation n'est plus très petite. Enfin ces deux auteurs ont montré que les ondes ne s'amortissaint pas, même à grande distance du relief, ce qui s'explique par le fait que l'énergie ne peut pas se propager vers le haut à cause de la paroi et demeure ainsi dans les basses couches.

L'étude des perturbations atmosphériques dues à l'action du sol est poursuivie à Pau sous la direction du Professeur LACAZE. On y a notamment étudié la localisation des zones de fortes pollutions atmosphériques dans la région de Lacq à partir des équations du mouvement de l'air et en tenant compte de la forme du relief dans cette région — Un bon accord entre la théorie et l'observation a été obtenu.
Nous citerons enfin sans nous y attarder, car l'analyse des résultats obtenus est faite par M. BLANCHET sous le titre "Simulation numérique de phénomènes météorologiques aux différentes échelles", les études entreprises à la Météorologie Nationale Française par D. ROUSSEAU, qui, cherchant des modèles de prévision régionale a construit des modèles numériques permettant l'étude de l'influence du relief en fonction de l'altitude.

PUBLICATIONS

DEVYNCK J. L. - Etude de l'ensoleillement en Bretagne et influence de la presqu'île bretonne sur l'écoulement de l'air. *Dr. de spécialité géophysique* (option Météo). Paris 1968.

DE FELICE P. - Modèles de perturbation d'obstacle dans un fluide stratifié mettant en évidence l'apparition d'une surface de discontinuité pour la densité. C.R.A.S., 270, 366-368, 1970. Exemple de l'action du sol sur l'écoulement de l'air. *Archiv für Meteorologie*. Série B (à paraître).

LACAZE J. - Sur la détermination de la couche limite dans le cas des ondes de relief, au voisinage d'un obstacle. *Belträge sur Physik der Atmosphäre*, 41. Band. 1968.

LACAZE J. et ROUX J. - Exemples de calculs hydrodynamiques relatifs à la localisation des zones de fortes pollutions atmosphériques dans la région de Lacq. A paraître dans *Journal of Aerosol Science*.

QUENEY P. - Transfer and dissipation of energy by mountains waves. Cours à l'Ecole d'Eté de Physique Spatiale du C.N.E.S. Lannion, Août-Septembre 1970.

VILTARD A. - Etude d'un modèle plan, linéaire, d'ondes de gravité dans une atmosphère stratifiée incompressible, avec paroi supérieure. *Dr. de Spécialité Géophysique* (option Météo), Paris 1970.

WEILL A. - Recherche d'une répartition de température virtuelle permettant de traiter les problèmes des perturbations aérodynamiques stationnaires à l'aide de coefficients constants. C.R.A.S. 271 p. 65-68 (Juillet 1970).

ZEYTOUNIAN R. - Etude des phénomènes d'ondes dans les écoulements stationnaires dans un fluide stratifié non visqueux. *Dr. d'Etat*. Paris 1969.
# SIMULATION NUMERIQUE DES PHENOMENES METEOROLOGIQUES AUX DIFFERENTES ECHELLES

J. BLANCHET

Etablissement d'Etudes et de Recherches
Météorologiques
196, rue de l'Université
75 - Paris (7 e )

Le facteur essentiel du développement des études numériques au cours des quatre dernières années a été l'implantation en FRANCE de divers centres de calcul dotés d'un matériel assez puissant pour traiter les problèmes souvent complexes de la Météorologie (CNES, Météorologie Nationale).

Le Centre de traitement de l'Information de la Météorologie Nationale a été créé en 1967. Sur les quatre calculateurs actuellement en service (2 CDC 6400 représentant une capacité totale de mémoires centrales de 244 k mots de 60 bits, 2 CII 100 k), les deux plus puissants sont consacrés à la prévision et aux chercheurs, qu'ils appartiennent ou non à la Météorologie Nationale.

Ces quatre années ont vu la création de nouvelles équipes de recherche (CNRS, Météorologie Nationale) en vue de l'étude théorique et numérique de la dynamique de l'atmosphère.

Certaines ont continué ou développé des travaux déjà commencés (fonctions sphériques DADY - SPEICH), d'autres ont entrepris de nouvelles études.

D'autre part, un effort important a été consenti pour adapter ou mettre au point des méthodes d'exploitation automatique des données fournies par les réseaux météorologiques classiques. Bien que de nature technique, cette démarche entreprise par la Météorologie Nationale apparait à de nombreux points de vue comme une entreprise de recherche, ayant donné naissance à des réalisations originales et à des acquits scientifiques. C'est la raison pour laquelle elle nous a paru mériter une place dans ce rapport.

## ETAT DES RECHERCHES

### A - RECHERCHES THEORIQUES

1) **Echelle planétaire :**

Pour la compréhension des mouvements d'échelle planétaire, les techniques d'analyse et de prévision en fonctions sphériques ont été adaptées et développées.

En utilisant directement les données de géopotentiel et de vent aux stations de radiosondage et en calculant les coefficients de la décomposition spectrale de la fonction de courant, des analyses ont été effectuées sur la terre entière (DADY SPEICH).
Le mécanisme des transferts d'énergie et d'enstrophie entre les ondes planétaires a été étudié et le problème de l'évolution de 3 ondes intégré analytiquement. Une application directe de cette étude a été la réalisation d'une méthode numérique précise d'intégration d'un modèle barotrope spectral conservant rigoureusement 7 containtes intégrales, permettant des intégrations à très longue échéance (100 jours).

D'autre part, les moyennes mensuelles de 5 années de données en altitude sur les deux hémisphères ont été analysées horizontalement en fonctions sphériques, et verticalement en modes, puis en polynomes, pour obtenir les premiers éléments d'une climatologie planétaire.

Une autre équipe (Prof. MOREL - Laboratoire de Météorologie Dynamique CNRS) a étudié des méthodes permettant de se libérer des servitudes des réseaux d'observations, en particulier de la contrainte résultant de la simultanéité des données initiales. On a montré qu'il était possible, à condition d'utiliser pour la prévision un modèle numérique, de faire entrer successivement et dans un ordre indifférent les divers paramètres déterminant l'évolution du système.

Outre ces travaux, le laboratoire de météorologie dynamique exploite des modèles numériques simulant le comportement dynamique de l'atmosphère sur un hémisphère ou sur le globe tout entier.

En vue d'éliminer les erreurs de troncature systématique due à l'analyse en géométrie sphérique, SADOURNY a proposé une méthode de représentation des champs fondée sur le raccordement de transformations projectives de la surface sphérique sur les faces d'un cube en n'introduisant que des erreurs de premier ordre sur les arêtes du cube.

Ces modèles seront bientôt complétés par l'inclusion de valeurs moyennes réalistes de différentes sources ou puits d'énergie de l'atmosphère terrestre, en vue d'améliorer et d'étendre la portée de la prévision numérique du temps. Cet outil pourrait être appliqué le cas échéant à la simulation des atmosphères des planètes solaires.

## 2) Echelle méso-météorologique

Dans un esprit peut être plus pragmatique ont été entreprises et déjà notablement développées des recherches sur les phénomènes d'échelles moyennes (EERM ROUSSEAU).

En 1968, un programme d'études des phénomènes d'échelle moyenne (longueur d'onde de 100 à 1 000 km) a débuté, dans le but de simuler les mouvements à cette échelle sur la France, pour préciser régionalement les prévisions fournies actuellement numériquement, mais à très grande échelle. Afin de tester la méthode il a d'abord été réalisé un modèle à "équations primitives" à un niveau couvrant la France, et comportant environ un millier de points de grille ; ce modèle a pu être intégré en faisant varier les conditions aux limites en fonction des résultats d'un autre modèle de prévision à grande échelle et permis de se rendre compte que l'adaptation de l'atmosphère aux obstacles créés par les grands massifs français se faisait assez rapidement (de l'ordre de quelques heures). L'influence des massifs français a ensuite été étudiée par un modèle numérique tridimensionnel conservant exactement la masse et l'énergie ; on a pu simuler
notamment des effets régionaux comme le renforcement du vent dans les vallées (mistral), les réchauffements sous le vent des massifs (föhn) et la genèse de tourbillons dépressionnaires sous le vent des Alpes. Citons pour mémoire les travaux de l'équipe du Professeur QUENEY sur les ondes de gravité liées aux massifs montagneux. On trouvera tous les détails sur ces travaux dans le rapport sur les perturbations dues au relief (DE FELICE).

### 3) Echelle micro-météorologique

Un groupe de recherche s'est constitué en 1970 à la Météorologie Nationale en vue de l'étude de la convection atmosphérique. Ce groupe travaille en étroite collaboration avec un groupe du Laboratoire de géophysique de CLERMONT-FERRAND. Le programme de cette équipe mixte, assez vaste, concerne la convection à l'échelle individuelle, du "thermique" en atmosphère sèche au cumulonimbus. Parallèlement à des campagnes expérimentales, l'équipe s'intéresse aux modèles numériques existants de cumulus (J. SIMPSON, TAKEDA) en vue de vérifications sur le terrain, mais aussi dans le but de développer des modèles de simulation originaux (LEBERRE - ISAKA).

### 4) Turbulence aux diverses échelles

Comme dans plusieurs autres pays, l'importance des phénomènes d'échelle inférieure à l'échelle de travail choisie (qu'elle soit moyenne, synoptique ou planétaire) préoccupe de plus en plus les chercheurs.

Une étude a été développée dès 1965 (EERM - J. BLANCHET) pour étudier cette classe de phénomènes, et semble avoir abouti cette année à une formulation théorique originale.

Le système d'équations déjà obtenu permet en principe de calculer l'évolution des paramètres moyens de "grande échelle", ainsi que celle des corrélations qui décrivent l'état statistique de la turbulence.

Des tests numériques ont été tentés sur des modèles de couches convectives (ANDRE). Longtemps retardés par des difficultés d'ordre numérique, les divers modèles commencent à donner des résultats dont l'apparence qualitative est très encourageante.

Des vérifications expérimentales sont prévues pour les années suivantes, cependant que de nouveaux problèmes seront abordés (méso-météorologie, étude statistique de la circulation générale, mise en évidence, si possible, d'une notion de climatologie dynamique en vue d'expériences de simulation à longue échéance).

## B - RECHERCHES APPLIQUEES - DEVELOPPEMENT

Dès l'installation du Centre de calcul de la Météorologie Nationale début 1967, la mise au point d'une chaîne entièrement automatique de traitement des données du réseau synoptique a été entreprise.

Les divers stades du travail effectué à partir de ces données comprennent d'abord leur acquisition, leur contrôle, puis leur stockage dans des fichiers spécialisés.
Les données météorologiques ainsi stockées sont désormais accessibles aux traitements météorologiques proprement dits, notamment le pointage puis l'analyse.

Plusieurs modèles de prévision ont été établis à partir de modèles étrangers déjà opérationnels (Le modèle "Schumann" à équations primitives, conçu pour CDC 6600 a dû être adapté sur le 6400, moins performant), ou bien élaborés par les services de la Météorologie Nationale (Service "Développement" du SMM ou EERM).

Au total, trois modèles de caractéristiques diverses sont opérationnels, cependant qu'un modèle à 5 niveaux et à mailles fines destiné à opérer sur l'Atlantique et l'Europe Occidentale est en cours de mise au point.

## C – CONCLUSION

A titre de conclusion, il est sans doute utile de remarquer que la période qui vient de s'écouler a été une période de mise en route pour la plupart des équipes. Bien que de sérieuses réalisations aient été obtenues, il est certainement trop tôt pour juger des résultats.

Remarquons enfin que des contacts beaucoup plus fréquents que par le passé ont été cherchés entre les divers groupes ou organismes susceptibles de s'intéresser à la Météorologie en France. Le programme G.A.R.P. auquel la France s'intéresse de près a été, sans aucun doute, un encouragement non négligeable à la mise en commun des possibilités parfois trop dispersées.

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PHYSIQUE DES NUAGES

G. SOULAGE

Professeur à l'Université de Clermont-Ferrand
Laboratoire de Géophysique
Faculté des Sciences

63 - Aubiere

Au cours des quatre dernières années, la physique des nuages française a subie une double évolution.

D'autre part, les recherches concernant les phénomènes microphysiques, jusque-là très développées sous un aspect naturaliste avec l'étude des noyaux de condensation et des noyaux de congélation, avec l'étude de l'importance météorologique de ces noyaux, ont cédé partiellement le pas à des recherches plus physiques sur les mécanismes fondamentaux de formation des noyaux de condensation (Laboratoire de Physique des Aérosols de Paris et de Toulouse) et les mécanismes fondamentaux de nucléation de la glace atmosphérique ou de formation des noyaux glaçogènes artificiels (Laboratoire de Géophysique de Clermont-Ferrand et Laboratoire de Météorologie Dynamique de Paris).

D'autre part l'étude des nuages, principalement des nuages convectifs, s'est développée sous un aspect dynamique et thermodynamique avec une double finalité : comprendre le fonctionnement de la machine qu'ils constituent et le modéliser, déterminer ce que les nuages convectifs apportent à la circulation générale à travers des échanges de quantité de mouvement, de chaleur sensible, de chaleur latente et d'énergie radiative entre la couche limite et l'atmosphère libre.

Parallèlement, et comme conséquence de cette double évolution, d'abord les recherches sur la modification du temps proprement dite ont marqué le pas après avoir montré les limites actuelles de l'homme dans ce domaine et la prudence avec laquelle doivent être considérés les succès avancés par les promoteurs d'opérations (cf. le rapport sur la prévention de la grêle), ensuite des recherches se sont développées pour définir des techniques d'approche dans un des deux domaines en expansion : phénomènes intimes de formation des noyaux de condensation et de nucléation de la glace, dynamique des nuages. Pour le premier domaine, ces techniques s'inspirent de celles de la physique des solides pour contrôler les paramètres gouvernant les phénomènes, contrôler la pureté des matériaux et la pureté des atmosphères auxquelles ils sont soumis. Pour la dynamique des nuages, les techniques développées concernent la photogrammétrie, seule utilisable pour l'étude et la dynamique des nuages sans éléments précipitants (Laboratoire de Géophysique de Clermont-Ferrand), la radiométrie pour la mesure de la température de la surface des nuages et de la température du sol (Laboratoire de Physique du Globe de Toulouse et Laboratoire d'Optique Atmosphérique de Lille), les sondages thermodynamiques et dynamiques de l'atmosphère (Météorologie Nationale), la collecte et la granulométrie des éléments constitutifs des nuages (Société BERTIN), les radars météorologiques. Dans ce dernier domaine,
après avoir cherché à utiliser la longueur d'onde 0,86 cm pour la détermination des changements de phase dans les nuages convectifs (Centre de Recherches Atmosphériques de Lannemezan), la mesure de l'intensité de la pluie et la trajectoire des orages (Institut de Physique du Globe de Clermont-Ferrand), on a au cours de la dernière année commencé à utiliser des longueurs d'onde plus grandes (3,2 cm avec le radar RAMO de la Météorologie Nationale et 10 cm avec le radar MELODIE du même Organisme et le radar de l'I.P.G. de Clermont-Ferrand) pour étudier la dynamique des nuages et de leurs précipitations ; on s'oriente pour le futur vers l'emploi de radars DOPPLER afin de déterminer le champ de vent autour et à l'intérieur des nuages, dans le cadre d'une opération nationale sur la convection atmosphérique.

Les résultats obtenus dans certains des domaines évoqués ci-dessus sont reproduits dans les rapports spécifiques à ces domaines : aérosols, physique des précipitations, prévention de la grêle, phénomènes radiatifs. Nous nous limiterons aux résultats nous paraissant les plus importants hors de ces domaines en distinguant d'une part la microphysique, d'autre part la dynamique des nuages et pour chacun de ces deux sujets l'amélioration de techniques anciennes ou la misc au point de techniques nouvelles et la découverte de phénomènes nouveaux ou l'explication de phénomènes déjà connus.

# I - MICROPHYSIQUE DES NUAGES

## 1) Techniques

Différents appareils ont été perfectionnés ou proposés pour mesurer le pouvoir glaçogène naturel de l'air et pour compter les noyaux glaçogènes artificiels :

- une version automatique d'analyseur de pouvoir glaçogène à mélange. Cet appareil permet des mesures reproductibles sans prétendre cependant à une fiabilité parfaite et à un contrôle précis de tous les paramètres gouvernant l'action des noyaux glaçogènes naturels (HERVIER et coll. [26]).

- une chambre de dilution de cristaux de glace pour le comptage de hautes concentrations de ceux-ci ($2.10^6$) (ANDRO et coll. [6]).

- une soufflerie pour la dilution de noyaux d'iodure d'argent produits par les générateurs terrestres utilisés dans certaines opérations de modification du temps (PHAM VAN DINH [36]).

ADMIRAT [4] a montré l'intérêt de mesures quasi-continues du pouvoir glacogène de l'air pour obtenir une représentation fidèle de la variation de ce paramètre, compte tenu des fluctuations rapides qu'il présente.

Pour la collecte et la granulométrie des aérosols atmosphériques et des gouttes de nuages, MAZE et coll. [34] ont proposé un capteur dans lequel les particules sont recueillies sur un film composé d'un mélange de lanoline, d'huile de vaseline et d'oxyde de fer ; PICCA et coll. [37] ont proposé une technique de centrifugation dans un cylindre en rotation qui permet un triage partiel des particules en fonction de leurs dimensions.
Pour la granulométrie "in situ" des éléments nuageux (gouttes et gouttelettes de nuages, cristaux de glace, grêlons), la Société BERTIN et le Laboratoire de Géophysique de Clermont-Ferrand ont cherché à mettre au point des capteurs utilisables soit à bord d'avion, afin d'obtenir des coupes horizontales, soit en dropsondes, afin d'obtenir des profils verticaux. Trois appareils ont été construits : l'un pour dénombrer les rares cristaux de glace apparaissant dans les nuages peu au-dessus de l'isotherme 0°C, l'autre pour dénombrer et mesurer les gouttes de nuages et les cristaux de glace plus nombreux ayant un diamètre compris entre 20 et 200 µ, le dernier pour dénombrer et mesurer les gouttes de nuages ou de pluie, les flocons de neige et les grêlons ayant les dimensions entre 200 µ et 2,5 cm. Ces trois appareils sont en cours d'étalonnage.

Pour la génération au sol de noyaux glaçogènes d'iodure d'argent, J. DESSENS et coll. [17] ont mis au point un brûleur à vortex produisant 7.10<sup>14</sup> noyaux actifs à – 21°C par gramme d'iodure d'argent.

Enfin, GODARD et coll. [25] ont proposé l'emploi simultané d'un radar 0,86 cm, d'un radiomètre hertzien, d'un radiomètre infrarouge et de stations de photogrammétrie pour déceler les zones de teneur en eau maximales dans les nuages. Les mêmes auteurs, SAUVAGEOT, DONNADIEU et coll. [43, 19] ont recherché les possibilités des radars millimétriques pour l'étude de formations nuageuses convectives et en particulier pour la détection des changements de phase dans ces formations nuageuses.

## 2) Résultats

### - nucléation de l'eau atmosphérique

Dans le domaine de la nucléation, une relation originale entre les coefficients de condensation, de congélation et de sublimation a été découverte (ISAKA et coll. [27, 28]). Cette relation a permis de déterminer théoriquement le dernier coefficient à partir de la mesure expérimentale des deux premiers et de calculer les températures et sursaturations limites pour la sublimation de la vapeur d'eau atmosphérique. Les prévisions théoriques ont pu être vérifiées qualitativement par l'expérience.

L'influence d'un champ électrique sur la glaciation de nuages surfondus, influence controversée depuis de nombreuses années, a fait l'objet de recherches d'une part du Laboratoire de Météorologie Dynamique (Mme ROULLEAU et Melle POC [39, 40]), d'autre part du Laboratoire de Géophysique de Clermont-Ferrand (GARRAUD [22]). Après l'obtention de résultats contradictoires par les deux équipes, il semble que les derniers travaux de Mme ROULLEAU confirment l'influence des électrodes, signalée par GARRAUD, pour la production de cristaux de glace dans les nuages surfondus soumis à un champ électrique, le processus de formation des cristaux n'étant cependant pas totalement élucidé.

PICCA et coll. [38] ont vérifié l'influence, déjà montrée par plusieurs auteurs, du taux de sursaturation par rapport à l'eau sur le nombre de noyaux glaçogènes naturels ou de noyaux d'iodure d'argent actifs à une certaine température. Ils ont montré que les noyaux d'iodure d'argent agissaient plus facilement dans les chambres à expansion, où de fortes sursaturations sont réalisées, que dans les chambres à mélange.
### — noyaux de condensation naturels

Dans ce domaine, nous relevons la détermination de l'hygroscopicité critique de différentes substances entrant dans la composition des noyaux de condensation naturels, en fonction de la température et, en particulier, pour des températures négatives (ROUSSEL [41]).

### — noyaux glaçogènes naturels

Après la découverte d'anomalies estivales du pouvoir glaçogène de l'air en Europe et la découverte d'anomalies du même paramètre au bord de l'océan Atlantique et de la mer Méditerranée, des travaux ont été effectués pour tenter de déterminer l'origine de ces anomalies.

On a recherché si les anomalies estivales provenaient d'un phénomène de subsidence de couches d'air hautement glaçogènes au moyen de mesures quotidiennes de ce paramètre entre 0 et 6 000 m d'altitude. Des couches hautement glaçogènes ont été effectivement observées au voisinage de surfaces d'inversion, mais les mesures ont été trop peu nombreuses pour en suivre le déplacement et conclure sur le rôle qu'elles peuvent jouer dans les anomalies estivales (GARRAUD et coll. [23]).

En ce qui concerne les anomalies observées sur les côtes, une étude systématique de l'influence sur le pouvoir glaçogène de l'air de certains de ses constituants mineurs en provenance des mers, et en particulier de l'iode, a été entreprise. Dans le cadre de cette étude, d'une part des mesures simultanées du pouvoir glaçogène et de la teneur de l'air en iode ont été effectuées en Bretagne, d'autre part l'effet de traces d'iode sur le pouvoir glaçogène d'aérosols naturels a été recherché au laboratoire. Comme pour les anomalies estivales, les résultats obtenus ne permettent pas encore de conclure (FRAISSE [21]).

Parallèlement aux travaux effectués en France, des mesures du pouvoir glaçogène ont été réalisées à Abidjan, en Afrique Centrale. Elles révèlent de hautes valeurs du pouvoir glaçogène en période d'Harmattan lorsque l'air est chargé de poussières minérales, et de faibles valeurs du pouvoir glaçogène pendant la saison des pluies (BERTRAND [9]).

### — noyaux glaçogènes artificiels

Une étude fondamentale de la thermodynamique des générateurs d'iodure d'argent a été effectuée (PEJOUX [35], ISAKA et coll. [29]). Elle a apportée trois résultats nouveaux : l'intérêt d'un combustible annexe (propane) pour obtenir un haut rendement en noyaux, l'existence d'une relation étroite entre le rapport stoechiométrique de combustion et, d'une part, le spectre dimensionnel, d'autre part, le spectre glaçogène des noyaux produits, enfin une désactivation des noyaux d'iodure d'argent par des vapeurs d'acétone.

MAYORAL et coll. [32, 33] ont déterminé expérimentalement et théoriquement les conditions d'action de substances organiques glaçogènes (phloroglucinol, métaldéhyde), ils ont montré que les noyaux constitués par ces substances pouvaient agir en petits nombre comme noyaux de sublimation à des sursaturations par rapport à l'eau, mais que la majorité agissaient à la sursaturation par rapport à l'eau comme noyaux de condensation-congélation. Actuellement BERBIGIER tente de découvrir les processus fondamentaux d'action des mêmes corps.
### - gouttes de nuages

La coalescence entre gouttes a été étudiée théoriquement par SARTHOU [42], et VERGEZ [51] a observé que les gouttelettes de brouillards de plaine laissaient un résidu dans 90 % des cas, ce qui tendrait à montrer que très peu de gouttelettes sont créées par fractionnement.

### - gouttes de pluie et grêlons

Les résultats obtenus dans ces domaines sont reproduits dans le rapport sur la physique des précipitations [7, 8, 20, 30, 31, 45].

## II – DYNAMIQUE DES NUAGES

### 1) Techniques

Une méthode de photogrammétrie utilisant des caméras télécommandables et permettant un traitement rapide des données en vue de déterminer la position des nuages, leur volume, la vitesse de chacun de leurs points et, d'une manière générale la dynamique de leurs contours extérieurs, a été mise au point par le Laboratoire de Géophysique de Clermont-Ferrand (HERVIER, ITIER, LIMOGE Mlle). Elle a été utilisée en 1970, au cours d'une campagne de recherches sur la convection atmosphérique. Les résultats sont en cours de dépouillement.

Dans le domaine des radars météorologiques, comme nous l'avons dit dans l'introduction, l'Institut de Physique du Globe de Clermont-Ferrand a étudié les possibilités d'un radar à 0,86 cm pour la trajectographie des orages ; il étudie maintenant les possibilités d'un radar 10 cm pour l'étude des nuages convectifs. La Météorologie Nationale a fait réaliser un radar mobile 3,2 cm permettant d'une part la poursuite automatique de différentes cibles (ballons, avions), d'autre part une étude de la dynamique des nuages convectifs à travers leurs éléments précipitants.

### 2) Expériences et résultats

Les études sur les nuages convectifs ont été effectuées en France au cours des quatre dernières années essentiellement dans le cadre de deux opérations : l'opération "Colombe" et l'opération "Orages Sévères".

L'équipe "Colombe" (VILLEVIEILLE [52]) a développé des techniques d'observations et de mensurations des nuages au moyen de ballons plafonnant vers 25 km d'altitude, équipés soit de caméras photographiques, soit de caméras de télévision. Elle a réalisé une plateforme stationnaire d'observation (ESSOR) qui a pu être montée jusqu'à l'altitude stratosphérique de 13 000 mètres. Elle a commencé à collecter et à interpréter des photographies de nuages et d'ensembles de nuages. Les principaux résultats paraissent concerner la mise en évidence de l'organisation des nuages convectifs en formations typiques (alignement, cellules ouvertes ou fermées, amas), la détermination des conditions aérologiques correspondant à ces formations, la transposition du modèle théorique de VELTISHTSCHEV pour relier la répartition des nuages convectifs et le profil vertical du vent horizontal (WEILLER [53]).
L'opération “Orages Sévères” a débuté avec l'étude des aspects micro-
physiques du développement et de la modification des nuages convectifs pour
lesquels les résultats ont été obtenus (voir plus loin le paragraphe sur la
modification du temps), puis elle s'est orientée au cours des deux dernières années
vers l'étude des aspects dynamiques de la convection dans l'atmosphère.

Deux campagnes de recherches "in situ" ont été effectuées jusque-là par une équipe mixte de l'Etablissement d'Etudes et de Recherches Météorologiques (GENEVE, LE BERRE) et du Laboratoire de Géophysique de Clermont-Ferrand (ISAKA). La première a permis d'une part de tester la technique de lâchers de chaff, largués d'avion autour des nuages et suivis par radar depuis le sol, pour déterminer le champ de vent autour des nuages, d'autre part de tester l'intérêt de sondages aérologiques locaux et fréquents pour une prévision précise du temps à court terme (GENEVE [24]).

La deuxième campagne avait pour but principal l'étude de l'interrelation
entre thermiques et cumulus et l'érection de ces nuages dans différentes condi-
tions thermodynamiques et dynamiques de l'atmosphère. Elle a bénéficié de
moyens importants ; elle a permis la collecte de nombreuses données qui sont en
cours de dépouillement.

De nouvelles campagnes sur la convection atmosphérique sont prévues pour
les années à venir.

Au laboratoire, J. DESSENS [18] a simulé des tornades, effectué une étude
quantitative de certaines de leurs caractéristiques et de certains des paramètres qui
gouvernent leur formation ; il a comparé ses résultats avec des observations de
tornades naturelles. Il arrive à la conclusion qu'il est probable, qu'au moins dans
quelques cas, les tornades sont constituées de plusieurs manchons coaxiaux à
circulations verticales opposées et que la rugosité du sol a une grande influence
sur leur développement. Une augmentation de la rugosité entraîne une augmen-
tation de l'alimentation de la région axiale du tourbillon, une augmentation du
diamètre du cylindre à vitesse maximale et, comme voie de conséquence, une
diminution de cette vitesse maximale.

III – MODIFICATION DES NUAGES

A côté des opérations visant des buts pratiques dont les résultats ne sont
concluants que dans certains cas de dissipation de brouillards et qui sont analysées
dans les rapports sur la prévention de la grêle, sur la physique des précipitations et
dans quelques publications annexes [10, 15, 16, 44, 46], des recherches ont été
effectuées essentiellement pour déterminer les possibilités d'insémination de
nuages convectifs au moyen de générateurs terrestres de noyaux d'iodure d'argent
et pour définir des méthodes de contrôle physique et statistique de l'effet de telle
ou telle méthode de traitement d'un nuage.

Dans le premier but, des modèles de diffusion et de désactivation des noyaux
d'iodure d'argent émis par des générateurs terrestres ont été élaborés au moyen de
la théorie de SUTTON et à partir de résultats expérimentaux (ADMIRAT [5]). On
a ainsi mis en évidence qu'un stockage préventif de hautes concentrations de
noyaux glaçogènes, au niveau du sol, en vue de leur utilisation par des nuages
convectifs au moment de leur formation, est très difficile, sinon impossible à
réaliser, compte tenu du phénomène d'entraînement, de diffusion et de désactivation des noyaux d'iodure d'argent. Seules des émissions terrestres réalisées au moyen de réseaux très denses, utilisant des générateurs à haut débit, fonctionnant peu avant le début de la formation des orages et pendant leur développement, semblent susceptibles d'avoir quelques chances de produire les concentrations de noyaux glaçogènes nécessaires à leur modification (SOULAGE et coll. [47, 48], ADMIRAT et coll. 1, 2, 3]).

Dans le deuxième but on a montré, en traitant le cas des expériences françaises de prévention de la grêle, que l'absence de tirage au sort des échantillons traités interdit l'obtention de conclusions statistiquement significatives ; on a ensuite défini de nouvelles méthodes et de nouvelles variables permettant d'espérer une meilleure approche de la solution du problème pour le futur (BOUTIN et coll. [11, 12, 13], SOULAGE et coll. [49].

Enfin, dans le cadre de recherches sur la convection artificielle, VERGEZ [50] a étudié l'échauffement de divers revêtements de sol exposés aux rayonnements solaires et H. DESSENS et coll. [14] ont étudié la diffusion de noyaux d'iodure d'argent émis à la base d'une colonne d'air ascendante provoquée par la combustion de fuel.

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# OZONE ATMOSPHERIQUE

## A. VASSY

Laboratoire de Physique de l'Atmosphère
Faculté des Sciences de Paris
9, Quai Saint-Bernard
75 - Paris (5 e)

L'activité a été particulièrement développée dans le domaine des mesures de répartition verticale.

M. BANCAREL, au Laboratoire de Physique de l'Atmosphère a mis au point une télémesure adaptable aussi bien à notre sonde optique qu'à la sonde Brewer, cette télémesure fonctionne sur 403 MHz. La réception se fait sur bande perforée et le traitement des données sur ordinateur.

A l'Institut d'Astrophysique, M. MAYOT a mis au point une nouvelle méthode de calcul de la répartition verticale mettant en œuvre l'effet Umkehr. Habituellement l'atmosphère est divisée en 9 couches concentriques et on calcule les 9 densités d'ozone correspondantes en inversant les équations qui expriment le phénomène. Mais cette inversion est très difficile et les difficultés, inhérentes à la méthode, ne peuvent pas être levées. M. MAYOT part d'une distribution moyenne dépendant d'un certain nombre de paramètres d'ajustement et cherche un moyen assez simple de déterminer ces paramètres pour chaque série d'observations.

A la Météorologie Nationale, M. FROMENT a étudié une sonde optique fonctionnant avec 2 cellules pour éliminer l'effet du balancement.

L'étude des relations entre la circulation générale et la répartition verticale de l'ozone a été également poursuivie par MM. BANCAREL et CALVO-CANALES d'une part, M. VIGROUX d'autre part ; les résultats confirment l'intérêt de ces relations, la variation du profil d'ozone étant liée aux changements dans la circulation.

Au laboratoire, M. VIGROUX a poursuivi ses études de laboratoire sur les coefficients d'absorption de l'ozone à utiliser avec le spectrophotomètre Dobson. et M. VERMANDE a mis au point le spectromètre à grilles de Girard pour l'étude de l'émission du ciel. Par l'adjonction d'un analyseur multicaux a réalisé un spectre d'émission de l'ozone atmosphérique avec une grande résolution. L'observation est très longue et M. VERMANDE travaille à la mise en place d'un détecteur Ge-Hg afin de faciliter les observations.

M. RIGAUD (Physique de l'Atmosphère) a effectué des mesures en avion de la concentration de l'air jusqu'à 6 km d'altitude pendant un orage ; cette concentration est environ 10 fois la concentration par beau temps.

M. RIGAUD a poursuivi son étude des difficultés rencontrées lors de mesures d'Ozone par la présence des aérosols en altitude ; il y a en effet une couche d'aérosols vers 20 km d'altitude dont la densité paraît croître d'une année à l'autre.
Les services de M. VIGROUX et de Mme VASSY ont poursuivi leurs mesures
systématiques de l'ozone (répartition verticale, épaisseur totale, concentration au
sol) dans les stations de Mont-Louis, Valensole, Val-Joyeux et Kerguelen.

Enfin, le Xᵉ Symposium International de l'Ozone a été organisée par le
Comité National Français à Monaco du 2 au 7 septembre 1968.

PUBLICATIONS

BANCAREL J. P. – Système de télémesure radiosonde – *Onde Electrique* n° 490, p. 80-81, 1968.

BANCAREL J. P. – Contributions à l'étude de la répartition verticale de l'ozone atmosphérique *Thèse de Doctorat d'Etat*, Paris, 27 février 1969.

BANCAREL J. P. et CALVO CANALES F. – Ozone et prévision météorologique – *Annales de Géophysique*, T. 25, n° 1, p. 195-201, 1969.

RIGAUD P. – Utilisation des satellites passifs pour la mesure de l'absorption stratosphérique dans le proche ultraviolet – *Thèse de 3 cycle*, Paris, 26 mars 1968.

RIGAUD P. – Etude de la répartition verticale de la densité optique de l'atmosphère dans le proche ultraviolet à l'aide de satellites passifs – *Annales de Géophysique* T. 25, n° 1, p. 287-291, 1969. (présenté au Xᵉ Symposium International de l'Ozone, Monaco 2/7 Septembre 1968).

VASSY A. – Concentration de l'air en ozone au niveau du sol à la Station Scientifique du Val-Joyeux, 1953-1966 – *Publication du Laboratoire de Physique de l'Atmosphère* n° 1967-1.

VASSY A. – Concentration de l'air en ozone au niveau du sol à la station de Port aux Français (Iles Kerguelen), 1961-1966 – *Publication du Laboratoire de Physique de l'Atmosphère* n° 1968-5.

VASSY A. – Atmosphéric Ozone – Problèmes astronomiques et géophysiques – Editeur : M.I.R., Moscou 1968.

VASSY A., BANCAREL J. P. et PERROT P. – Résultats d’une expérience en fusée Bélier, répartition verticale de l’ozone, de la pression et de la température – *La Météorologie* n° 1, p. 13-23, 1967 (paru en 1969).

VASSY A. – Concentration de l'air en ozone au niveau du sol – Année 1967, Station de Val-Joyeux (Yvelines) et de Port-aux-Français (Iles Kerguelen). – *Publication du Laboratoire de Physique de l'Atmosphère* n° 1969-1.

VASSY A. et PAPET-LEPINE J. – Production d'ozone atmosphérique par les décharges silencieuses *Annales de Géophysique*, T. 25, p. 153-155, 1969.

VASSY A. – Symposium sur l'Ozone Atmosphérique, du 2 au 7 septembre 1968, Monaco Editeur : Centre National de la Recherche scientifique, 305 pages, 1969.

VASSY A. – Mesures d'ozone pendant les éclipses solaires – Présenté au NATO Advanced Studies Institute on Solar Eclipses and the Ionosphere, Lagonissi (Grèce), Mai-Juin 1969 – Solar Eclipses and the Ionosphere, Plenum Press, p. 65-79, 1970.

VASSY A. – Production d'ozone atmosphérique par les décharges silencieuses – *Ann. Inst. Hydro et Climato*. XL, 107, p. 127-131, 1969.

VASSY A. – L'ozone atmosphérique – *Annuaire du Bureau des Longitudes* p. B. 1-14, 1970.
VERMANDE P. — Exemple d'émission de l'atmosphère terrestre à grande dispersion — *Symposium sur l'ozone atmosphérique*, p. 127, 1968.

VERMANDE P. — Application du spectromètre à grilles à l'étude de l'atmosphère terrestre *Thèse*, 20 juin 1968.

VIGROUX E. — Mesure directe des coefficients d'absorption moyens de l'ozone utilisés avec le spectromètre Dobson — C.R. Acad. Sc. t. 264, p. 1325, 1967.

VIGROUX E. — Détermination des coefficients moyens d'absorption de l'ozone en vue des observations concernant l'ozone atmosphérique à l'aide du spectromètre Dobson — *Annales Phys*. t. 2, p. 209, 1967.

VIGROUX E. — Coefficients d'absorption de l'ozone dans la bande de Hartley — *Ann. Géophysique*, t. 25, p. 169, 1969.

VIGROUX E. — Distribution verticale de l'ozone atmosphérique d'après les observations en emission et en absorption de la bande 9,6 — *Annales de Géophysique*, t. 25, p. 163, 1969.

VIGROUX E. — Données météorologiques déduites de l'absorption de l'ozone observée au sol — C.R. Ac. Sc., t. 270, p. 1073, 1970.

VIGROUX E. — Répartition verticale de l'ozone atmosphérique d'après l'analyse du rayonnement solaire direct reçu au sol — *Annales de Géophysique*, t. 26, p. 511, 1970.
# SECTION IV

## GÉOMAGNÉTISME ET AÉRONOMIE
TABLE DES MATIERES

<table><thead><tr><th></th><th>Pages</th></tr></thead><tbody><tr><td>Observatoires magnétiques et appareils de mesure, par R. SCHLICH</td><td>149 3</td></tr><tr><td>Champ moyen : distribution géographique, variation séculaire par E. LE BORGNE</td><td>154 8</td></tr><tr><td>Rapport sur les travaux de cartographie magnétique effectués par l'Equipe du Laboratoire de Paléomagnétisme de l'Institut de Physique du Globe de Strasbourg</td><td>159 13</td></tr><tr><td>Magnétisme des roches, archéo et paléo-magnétisme, par E. THELLIER</td><td>163 17</td></tr><tr><td>Prospection magnéto-tellurique, par G. GRENET</td><td>168 22</td></tr><tr><td>Prospection magnétique et électrique, par J. GOGUEL</td><td>174 28</td></tr><tr><td>Ionosphère et magnétosphère, par J. HIEBLOT</td><td>175 29</td></tr><tr><td>Etude optique de la haute atmosphère par G. WEILL</td><td>188 42</td></tr></tbody></table>
# OBSERVATOIRES MAGNETIQUES ET APPAREILS DE MESURE

R. SCHLICH

Chargé de Recherche au C.N.R.S.

Observatoire de Géophysique

Parc de Saint-Maur

4, Avenue de Neptune

94 - Saint-Maur-Des-Fossés

La France entretient sur son territoire métropolitain un seul observatoire magnétique permanent Chambon-La-Forêt. Cet observatoire a fonctionné d'une façon régulière pendant toute la période 1967-1970 ; cependant des difficultés budgétaires ont interdit pratiquement toute modernisation des installations existantes. Il est important de faire remarquer que les perturbations artificielles, dues essentiellement au développement du trafic sur la ligne de chemin de fer Paris-Orléans, n'ont cessé d'augmenter au cours de ces années et que l'avenir de cet observatoire apparaît de ce fait compromis. Il est urgent que dans le cadre du VI Plan une solution soit apportée à ce problème afin de pouvoir satisfaire les exigences nationales et internationales.

En dehors de son territoire métropolitain, la France entretient plusieurs autres observatoires magnétiques dans différentes régions du monde. Les Observatoires de M' Bour au Sénégal, de Bangui en République Centrafricaine et de Papeete à Tahiti, sont tenus par l'Office de la Recherche Scientifique et Technique d'Outre-Mer et ont fonctionné normalement pendant toute cette période. Les Observatoires de Port-aux-Français dans l'archipel des Kerguelen et de Dumont d'Urville en Terre Adélie dépendent du Ministre d'Etat chargé des Territoires et Départements d'Outre-Mer et sont placés sous la responsabilité scientifique de l'Institut de Physique du Globe de Paris. Ces observatoires de haute latitude ont connu un important développement au cours de ces quatre dernières années : ils sont équipés à présent d'un dispositif permettant l'enregistrement numérique direct des variations lentes du champ magnétique terrestre.

Les données classiques recueillies dans ces observatoires sont publiées dans les Annales de l'Institut de Physique du Globe de Paris qui, depuis 1969, se présentent sous forme de fascicules de 16 x 24 cm, chaque fascicule étant consacré aux données d'une année pour un observatoire déterminé, ce qui devrait faciliter et surtout accélérer la publication de ces données. Entre 1967 et 1970 ont été publiées et diffusées les données relatives aux années 1962, 1963 et 1964 pour les Observatoires de Chambon-la-Forêt, de M' BOUR et de BANGUI ainsi que les données relatives aux années 1962, 1963, 1964 et 1965 pour les Observatoires de Port-aux-Français et de Dumont d'Urville.

Tous les observatoires français enregistrent également les variations rapides et très rapides du champ magnétique terrestre. Ces variations sont également enregistrées en un certain nombre de stations à caractère temporaire. Il s'agit de la station de Garchy dans la Nièvre, auxiliaire de l'Observatoire de Chambon-la-Forêt, de la station du Hurouqué dans les Landes, conjuguée magnétique de
l'Observatoire d'Hermanus en République Sud-Africaine et des stations de la Roche Godon à Amsterdam et de Port-Alfred aux Îles Crozet, complémentaires à l'Observatoire de Port-aux-Français dans l'Océan Indien Austral.

Tous les observatoires cités précédemment utilisent pour la mesure absolue de l'intensité, F, du champ magnétique terrestre, des magnétomètres à protons : il s'agit soit de magnétomètres à précession libre de protons, soit de magnétomètres à polarisation dynamique de protons par effet Overhauser-Abragam. Les mesures de déclinaison s'effectuent à l'aide de théodolites Chasselon, les mesures d'inclinaison à l'aide d'inclinomètres de Cambridge, les mesures de la composante horizontale à l'aide de Q.H.M. et les mesures de la composante verticale, si nécessaire, à l'aide de B.M.Z.

La Compagnie des Compteurs et maintenant la Compagnie Industrielle des Téléphones C.I.T./ALCATEL ont poursuivi ses travaux sur le magnétomètre à polarisation dynamique des protons par effet Overhauser-Abragam, réalisé par le Centre de l'Energie Atomique et a construit un nouveau magnétomètre qui bénéficie des derniers perfectionnements apportés par A. SALVI du Centre d'Etudes Nucléaires de Grenoble [A. SALVI, 1970], [R. MIQUEL, 1970].

La Société THOMSON-C.S.F. a poursuivi ses recherches dans le domaine des magnétomètres à pompage optique de vapeur de césium et a mis au point deux types d'appareils, l'un du type asservi mesurant l'intensité du champ magnétique terrestre avec une précision de 1 gamma et détectant des variations de champ de l'ordre de 0,01 gamma, l'autre du type auto-oscillateur mesurant le champ terrestre avec une précision de cinq gammas, les performances par ailleurs étant sensiblement les mêmes [J.L. MEILLEROUX, 1970].

Les techniques de détection et d'enregistrement des variations du champ magnétique terrestre se sont considérablement développées au cours de ces quatre dernières années, signalons en particulier :

- des équipements destinés au contrôle magnétique des composants d'engins spatiaux et aux mesures de moments magnétiques de satellites [J. CHALVET, 1970],

- des magnétomètres à fluxgate à hautes performances, notamment sous l'angle de la stabilité et de la linéarité, utilisés comme magnétomètres d'attitude ou comme variomètres d'observatoire [J. PELEN, G. GUILLEMIN et A. SCHILLIGER, 1969], [J. PELEN, 1970],

- la réalisation d'un variomètre d'inclinaison du champ magnétique terrestre [B. LEPRETRE, 1967].

- l'enregistrement numérique direct des variations lentes du champ magnétique terrestre (X, Y, F ou H, D, F) sur ruban perforé, en code télex permettant la transmission par radio des variations enregistrées [R. SCHLICH, 1967 et 1970].

- la réalisation d'un appareil pour la mesure des variations de D dans la bande 0 à 0,2 c/s [J. MOSNIER, 1970a et 1970b].

- la mise au point d'un variomètre à aimant, thermostaté à 45 °C et à asservissement de position pour l'enregistrement des variations lentes de la composante verticale du champ magnétique terrestre (G. SIMON),
— la réalisation d'un magnétomètre à protons différentiel utilisant la pré-
cession libre des protons ; la distance entre les deux sondes peut atteindre quelques
kilomètres grâce à une transmission par fil (Y. MARTIN),

— l'amélioration des capteurs magnétométriques inductifs par généralisation
de la contre-réaction de flux pour la détection des variations de fréquence
comprise entre 0,001 et 150 Hz [G. CLERC, 1967] [Y. BENDERITTER, 1968]
[Y. BENDERITTER et L. LE DONCHE, 1970] et l'extension des possibilités de ces
montages pour la mesure du champ géoélectromagnétique aux fréquences de
1000 Hz et 16 kHz [G. CLERC, 1970],

— la réalisation de montages magnétométriques pour l'enregistrement des variations magnétiques rapides dans les régions équatoriales [G. CLERC et D. GILBERT, 1967] [G.P. GOUIN et J. ROQUET, 1968].

— la réalisation de nouveaux capteurs pour l'enregistrement des variations magnétiques très rapides (pc₁ et pi₁) utilisant un noyau de mumétal de 50 cm de long comportant environ 100 000 spires, un amplificateur opérationnel et une contre-réaction de flux (R. GENDRIN et A. MEYER).

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gnéto-telluriques à l'aide d'intégrateurs synchronisés. *Onde électrique*, 491, p. 177/178,
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BENDERITTER Y. et LE DONCHE L. — Contribution à l'étude des capteurs magnétiques à induction pour la prospection magnéto-tellurique. Etude de la sensibilité et améliorations. *Revue de Physique Appliquée*, t. 5, p. 183-185, février 1970.

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CLERC G. — Prospection magnéto-tellurique superficielle à partir des variations électromagnétiques de fréquences comprises entre 8 Hz et 16 Hz C.R. Acad. Sci., Paris, t. 270, p. 645/648, 1970.

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GOUIN P. et ROQUET J. – Enregistrement des variations géomagnétiques rapides à l’Observatoire d’Addis-Abéba. *Bull. Géophys. Obs. Addis-Abéba*, 12, p. 57, 1968.

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MOSNIER J. – Variomètre sensible à aimant pour la mesure de la déclinaison *Revue de Physique Appliquée*, t. 5, p. 151/152, février 1970.

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PELEN J. – Les aspects métrologiques des mesures magnétiques au sol et dans l'espace. *Revue de Physique Appliquée*, t. 5, p. 191/193, février 1970.

SALVI A. – Perfectionnements apportés aux magnétomètres à résonance magnétique nucléaire à pompage électronique. *Revue de Physique Appliquée*, t. 5, p. 131/134, février 1970.

SCHLICH R., MAILLARD J., PLESSARD C., BITTERLY J. et NIDA B. – Observations magnétiques faites à l'Observatoire de Port-aux-Français (Kerguelen), 1962-1963 *Annales de l'I.P.G. de Paris*, t. 34, 1966 (paru en 1967).

SCHLICH R., SOURIAU M. et RONFARD M. – Observations magnétiques faites à l'Observatoire de Dumont d'Urville, (Terre Adélie), 1962-1963 *Annales de l'I.P.G. de Paris*, t. 34, 1966 (paru en 1967).

SCHLICH R., et PALOMARES M. – Traitement semi-automatique d'enregistrements analogiques application aux magnétogrammes. *Annales de l'I.P.G. de Paris*, t. 34, 1966 (paru en 1967).

SCHLICH R., BITTERLY J. et NIDA B. – Magnétogrammes La Cour, Port-aux-Français (Kerguelen), 1963 *Publication CNFRA*, vol. 19, 1967.

SCHLICH R. – Enregistrement numérique des variations du champ magnétique terrestre. *Cahiers de l'I.P.G. de Paris*, n° 25, novembre 1967.

SCHLICH R., GADAT F., et SEGOUFIN J. – Observations magnétiques faites à l'Observatoire de Port-aux-Français (Kerguelen), 1964 *Annales de l'I.P.G. de Paris*, 1969.

SCHLICH R., GERARD A. et SCHUSTER J.M. – Observations magnétiques faites à l'Observatoire de Port-aux-Français (Kerguelen), 1965 *Annales de l'I.P.G. de Paris* 1969.

SCHLICH R. et HOUZEL G. – Observations magnétiques faites à l'Observatoire de Dumont d'Urville (Terre Adélie), 1964 *Annales de l'I.P.G. de Paris*, 1970.

SCHLICH R., PLESSARD C. et LE LORCH F. – Observations magnétiques faites à l'Observatoire de Dumont d'Urville (Terre Adélie), 1965. *Annales de l'I.P.G. de Paris*, 1970.

SCHLICH R. – Enregistrement numérique direct du champ magnétique terrestre. *Revue de Physique Appliquée*, t. 5, p. 153/158, février 1970.
SELZER E. — Observations magnétiques faites à l'Observatoire de Chambon-la-Forêt en 1962, 1963 et 1964. *Annales de l'I.P.G. de Paris*, t.35, 1969.

SELZER E. — Limites imposées par le bruit magnétique naturel dans la mesure des champs faibles. *Revue de Physique Appliquée*, t. 5, p. 233/238, février 1970
# CHAMP MOYEN : DISTRIBUTION GEOGRAPHIQUE
VARIATION SECULAIRE

E. LE BORGNE

Institut de Physique du Globe, Paris
Faculté des Sciences
9, Quai Saint-Bernard
75 - Paris (5 e)

## LEVÉS AÉROMAGNÉTIQUES

Au cours de ces dernières années le Centre National de la Recherche Scientifique a fourni un effort très important dans le domaine de la cartographie aéromagnétique : sur plus de 140 000 km de profils parcourus par avion, on a mesuré l'intensité du champ magnétique terrestre pour réaliser la couverture de la France continentale, de la Méditerranée occidentale et du Golfe de Gascogne.

Les dispositions adoptées pour ces levés aéromagnétiques correspondent à un compromis entre les deux objectifs visés : apporter une contribution à la description du champ magnétique terrestre dans le cadre du Levé Magnétique Mondial ; fournir des informations sur les structures de la Croûte et du Manteau Supérieur. C'est ainsi qu'on a cherché à réaliser des levés homogènes, espacement des lignes 10 km, altitude de vol 3000 m (500 m au-dessus du Golfe de Gascogne) et à obtenir le maximum de précision pour la localisation de l'avion (mieux que 50 m près) et les mesures de l'intensité en valeur absolue (mieux que 1 gamma). Bien qu'un soin particulier aît été apporté à la correction des variations transitoires, la précision en valeur absolue est limitée par cette réduction : 3 à 4 gammas pour la France continentale et la Méditerranée occidentale, 7 à 8 gammas pour certaines zones du Golfe de Gascogne (LE BORGNE E., LE MOUEL J., ROSSIGNOL J.C. 1968, 1969, 1970).

A partir des données recueillies ont été établies des cartes de l'intensité à l'échelle 1/1000 000, équidistance des courbes 20 gammas, pour la France continentale, la Méditerranée occidentale, le Golfe de Gascogne.

J. LE MOUEL a déterminé, pour la France continentale, les anomalies de l'intensité par rapport à une distribution normale représentée par un polynôme du second degré. En collaboration avec K. PHAN-NGOC, il a appliqué la même méthode à la Méditerranée occidentale. Dans le cas du Golfe de Gascogne, on a adopté l'I.G.R.F. comme champ normal de référence, ce qui a permis d'obtenir simultanément, dans le traitement des données, les valeurs réduites de l'intensité et les valeurs des anomalies. Il faut signaler que l'IGRF peut présenter des différences notables avec la distribution normale locale déterminée par la méthode des moindres carrés. Ici, la différence entre l'intensité de l'IGRF et l'intensité normale locale varie de 100 gammas à L'Ouest de l'étude (9° WG) à 150 gammas à l'Est (au-dessus du plateau côtier continental).
De son côté, le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) procède à l'établissement, sur fond géologique, d'une carte détaillée des anomalies de l'intensité en utilisant toutes les données recueillies le long des profils parcourus dans le cadre du levé aéromagnétique de la France et en admettant un gradient régional linéaire de 2,8 gammas/km suivant la direction Sud-Nord. La carte de la moitié Sud de la France, à l'échelle 1/1000 000, est achevée.

— Les cartes de l'intensité et les cartes des anomalies de l'intensité sont diffusées par le Service Géologique National, B.P. N° 818, 45, Orléans — La Source —.

L'homogénéité et la précision des données du levé aéromagnétique de la France ont permis à J. LE MOUEL de déterminer, à partir de la distribution de l'intensité, la distribution des composantes du champ, en s'aidant des mesures effectuées au sol dans les stations de répétition. Il a de plus montré que, dans l'état actuel de la technique des mesures aéroportées, les cartes des éléments ainsi obtenues sont plus précises que celles qu'on établirait à partir de mesures complètes directes du vecteur champ.

Dans les levés aéromagnétiques mentionnés ci-dessus, l'altitude de vol et l'espacement des profils ne se prêtent à l'établissement de documents destinés aux études géologiques détaillées. A partir de levés à mailles serrées et à basse altitude effectués par différents organismes (CNRS, BRGM. Sociétés pétrolières), le BRGM a entrepris la confection de cartes magnétiques à l'échelle 1/80 000 accompagnées d'une notice d'interprétation. Les coupures suivantes sont actuellement disponibles : Angers, Avallon, Bourges, Château-Chinon, Chateauroux, Chatellerault, Gien, Loches, Nevers, Saint-Pierre, Valençay.

## LEVES MAGNETIQUES PAR BATEAU

Les mesures de l'intensité du champ magnétique terrestre, effectuées à l'aide d'un magnétomètre marin sous la direction de R. SCHLICH R. et PATRIAT P., et SCHLICH R., 1969) correspondent à deux objectifs nettement différenciés : les mesures effectuées au-dessus du plateau côtier atlantique français visent à l'obtention d'une carte magnétique détaillée tandis que les profils magnétiques réalisés dans la Méditerranée, le Golfe de Guinée ou l'Océan Indien Austral ont pour but de préciser les structures géologiques sous-marines. Cependant, si ces profils sont trop espacés pour permettre l'établissement de cartes, ils peuvent apporter des informations précieuses pour la description du champ magnétique terrestre mondial quand il s'agit de régions où les données sont rares.

rares.

La couverture du plateau continental atlantique français, réalisée avec la collaboration du Service Hydrographique de la Marine, s'étend entre 46° 30' et 49° 30' de latitude Nord, 3° 40' et 7° de longitude Ouest.

Les profils magnétiques du Golfe de Guinée ont été effectués dans le cadre d'une étude géophysique de cette région, entreprise par l'Institut Français du Pétrole (FAIL J.P., MONTADERT L., DELTEIL J.R., VALERY P., PATRIAT P. et SCHLICH R., 1970).
R. SCHLICH et P.PATRIAT poursuivent depuis plusieurs années l'étude géophysique des dorsales médio-océaniques qui s'étendent depuis les Iles de la Réunion et Maurice vers les Iles Saint-Paul et Amsterdam à l'Est et vers l'Archipel des Crozets à l'Ouest. Les profils magnétiques ont permis de repérer et de donner un numéro chronologique aux anomalies de la branche Est de la dorsale, au Sud de l'Ile d'Amsterdam. La structure de la branche Ouest, qui a été traversée par une vingtaine de profils, semble plus compliquée (SCHLICH R. et PATRIAT P., 1967, 1968, 1969, 1970).

## DETERMINATION MAGNETIQUES AU SOL – VARIATION SECULAIRE

On ne rapportera pas ici les campagnes effectuées dans un but de prospection. Signalons cependant le travail entrepris à l'Institut de Physique du Globe de Strasbourg, sous la direction de A. ROCHE, en vue d'obtenir une cartographie détaillée de l'intensité observée au sol, en Alsace et dans les Vosges. Cette cartographie, déjà très avancée, doit compléter les levés aéromagnétiques effectués dans la région.

La non-uniformité de la variation séculaire sur un territoire de l'étendue de la France entraîne la nécessité de procéder périodiquement à la détermination complète du vecteur champ dans les stations de répétition. Les trente stations de la France métropolitaine ont été réoccupées en 1967. De même, les services de l'ORSTOM ont réoccupé une quarantaine de stations en Afrique occidentale en vue de la remise à jour des cartes magnétiques établies précédemment (RECHENMANN J. 1967, BASRSCZUS H., 1968). Ces cartes faisaient défaut pour le Cameroun, le Gabon et le Congo. Les services de l'ORSTOM y ont créé des réseaux de bases magétiques qui permettent une cartographie à larges mailles et qui se prêteront à la surveillance de la variation séculaire (COLLIGNON F., 1967, 1968).

M. AUBERT (1968, 1969, 1970) s'est livré à l'analyse des résultats observés depuis 1947 dans les stations de répétition de la France métropolitaine : la variation séculaire sur le territoire français suit une distribution régulière sans anomalie locale décelable ; elle présente des caractéristiques presque identiques à celles de la variation séculaire géomagnétique.

## BIBLIOGRAPHIE

* AUBERT M. — Distribution de la variation séculaire du champ magnétique terrestre en France. C.R. Acad. Sci. t. 266, p. 21, 1968.

* AUBERT M. — Spherical harmonic analysis of the Earth's magnetic field applied to a limited part of the World. J. of Geomag. and Geoelec vol 21, N° 4, p 751, 1969.

* AUBERT M. — Calcul du champ magnétique normal en France. Note IPG Clermont-Ferrand N° 3, 1970.

* BARSCZUS H. — La contribution française au Levé Magnétique Mondial en Afrique. Rapport au "World Magnetic Survey Board", 1968.
BARSCZUS H. — Some comments on the state of magnetic land survey in Africa, especially in former French territories. Communic. IAGA Symposium "Description of the Earth's Magnetic Field", Washington, U.S.A., 1968.

BARSCZUS H. — Repeat stations in western Africa and some results on determination of secular variation. Communic. Gen. Sci. Assembly, IAGA, Madrid, 1969.

COLLIGNON F. — Réseau général de bases magnétiques en République Fédérale du Cameroun. Rapport ORSTOM 1967.

COLLIGNON F. — Réseau général de bases magnétiques en République Fédérale du Cameroun. Rapport ORSTOM 1968.

FAIL J.P., MONTADERT L. DELTEIL J.R., VALERY P., PATRIAT P. et SCHLICH R. — Prolungation des zones de fractures de l'Océan Atlantique dans le Golfe de Guinée. Earth and Planetary Science Letters, Vol. 7, N° 5, p. 413, 1970.

GERARD A. et SCHLICH R. — Mesures magnétiques en Méditerranée Occidentale, Cahiers de l'I.P.G. de Paris, N° 35, 1969.

LE BORGNE E., LE MOUEL J. et ROSSIGNOL J.C. — La carte aéromagnétique de la Méditerranée Occidentale. Cahiers de l'I.P.G. de Paris, N° 30, 1968.

LE BORGNE E. et LE MOUEL J. — La nouvelle carte magnétique de la France. Ann. Inst. Physique du Globe de Paris, t. XXXV, p. 197, 1969.

LE BORGNE E. et LE MOUEL J. — La réduction des observations et la précision des levés aéromagnétiques de la France continentale et de la Méditerranée occidentale. Ann. Géophys. t. 25, fasc. 1, p. 371, 1969.

LE BORGNE E. et LE MOUEL J. — Cartographie aéromagnétique du Golfe de Gascogne. C.R. Acad. Sci., t. 271 p. 1167, 1970.

LE MOUEL J. — Précision de la carte aéromagnétique de la France. Communic. IAGA Symposium "Description of the Earth's Magnetic Field", Washington, U.S.A., 1968.

LE MOUEL J. — Sur la distribution des éléments magnétiques en France. Thèse Fac. Sci. Paris, 1969.

LE MOUEL J. — Détermination des composantes du champ à partir du levé de l'intensité. Communic. Gen. Sci. Assembly, IAGA, Madrid, 1969.

LE MOUEL J. — Le levé aéromagnétique de la France — Calcul des composantes du champ à partir des mesures de l'intensité. Ann. Géophys. t. 26, fasc. 2, p. 229, 1970.

LE MOUEL J. et LE BORGNE E. — Les anomalies magnétiques du Sud-Est de la France et de la Méditerranée occidentale. C.R. Acad. Sci., t. 271, p. 1348, 1970.

RECHENMANN J. — Réseau de bases magnétiques au Niger, au Tchad occidental, en Afrique occidentale. Cahiers de l'ORSTOM, 1967.

SCHLICH R. — Campagne océanographique 1968 dans le Sud de l'Océan Indien. Bulletin T.A.A.F., N° 45, p. 10, 1969.

SCHLICH R. et PATRIAT P. — Mesures magnétiques en mer. Compte-rendu d'activité pour la période du 9-2-63 au 30-4-67. Cahiers de l'I.P.G. de Paris, N° 21, 1967.

SCHLICH R. et PATRIAT P. — Observations sur les dorsales médio-océaniques de l'Océan Indien. Communic. Assemblée U.G.G.I., Saint-Gall, 1967.

SCHLICH R. et PATRIAT P. — Profils magnétiques sur la dorsale médio-océanique "Indo- Pacifique". Ann. Géophys., t. 23. fasc. 4, p. 633, 1967.

SCHLICH R. et PATRIAT P. — Interprétation possible de données géophysiques recueillies sur la dorsale médio-indienne entre 20° et 40° Sud. C.R. Acad. Sci., t. 266, p. 820, 1968.
SCHLICH R. et PATRIAT P. – Structure de la dorsale Indo-Pacifique dans le secteur des Iles Saint-Paul et Amsterdam. Communic. Assemblée Sc. IAGA, Madrid, 1969.

SCHLICH R., PATRIAT P. et SEGOUFIN J. – Mesures magnétiques en mer – Compte-rendu d’activité pour la période du 1-10-66 au 31-3-69. *Cahiers de l’I.P.G. de Paris*, N° 35, 1969.

SCHLICH R. et PATRIAT P. – Campagnes océanographiques du Galliéni dans l’Océan Indien Austral, 1967 à 1970. *Revue des T.A.A.F.*, N 50-51, p. 3, 1970.

SCHLICH R., PATRIAT P. et SEGOUFIN J. – Mesures magnétiques en mer – Compte-rendu d’activité pour la période du 1-9-68 au 31-3-70. *Cahiers de l’I.P.G. de Paris* N° 40, 1970.
RAPPORT SUR LES TRAVAUX DE
CARTOGRAPHIE MAGNETIQUE EFFECTUES PAR L'EQUIPE
DU LABORATOIRE DE PALEOMAGNETISME DE L'INSTITUT
DE PHYSIQUE DU GLOBE DE STRASBOURG

INTRODUCTION :

En vue d'une interprétation des documents magnétiques existants et en
particulier ceux relatifs à la Carte Magnétique de France – a été entrepris depuis
1966 en Alsace et dans les Vosges, sous la direction de A. Roche (Laboratoire de
Paléomagnétisme de l'Institut de Physique du Globe de STRASBOURG), un
programme de levés magnétiques complémentaires au sol. L'objectif final est de
tirer parti de la possibilité qu'offre le Laboratoire de mesurer les susceptibilités de
roches variées, et d'acquérir des données géologiques de plus en plus précises pour
parvenir à une meilleure connaissance du sous-sol de cette région, de même que
des phénomènes géodynamiques profonds responsables des anomalies magnétiques
que l'on observe.

Ce programme entre dans le cadre d'une étude géophysique d'ensemble du
fossé rhénan.

Le rapport ci-dessous présente l'état des recherches à la date du 1.10.1970.

Le travail de J.J. WALCH [9,10] comporte essentiellement l'interprétation,
pour la partie Nord des Vosges, des profils aéromagnétiques à 3000 m établis pour
le compte du Centre National de la Recherche Scientifique et sous la respon-
sabilité de l'Institut de Physique du Globe de Paris par la Compagnie Générale de
Géophysique. Il distingue principalement deux bandes d'anomalies. L'inter-
prétation de l'anomalie Sud selon la méthode de J.M. BRUCKSHAW conduit à un
dyke subaffleurant dont le contraste de susceptibilité est de l'ordre de
700·10⁻⁶ uemCGS/cm³. Une récolte d'échantillons de roches dans la région
concernée (Massif du Champ du Feu) montre que les susceptibilités des granites
peuvent atteindre des valeurs voisines de 2000·10⁻⁶ uemCGS/cm³.

H. SAIAGH [5,8] a établi, pour une zone de 600 km² au Sud de Strasbourg
(seuil d'Erstein) la carte au sol du champ total et des isanomales de ce champ. La
densité utilisée est d'environ une station pour 4 km². Les anomalies liées au seuil
d'Erstein résultent de l'effet d'un compartiment de direction varisque dont le toit
se situerait vers 3000 m de profondeur par rapport au niveau de la mer, son
contraste de susceptibilité étant de l'ordre de 1700·10⁻⁶ uem CGS/cm³.

Quatre profils en champ total ainsi qu'une carte d'anomalies ont permis à
A. ROUBERTOU [5,7] de préciser la partie Nord de l'anomalie de Saverne ainsi
que le flanc occidental du minimum magnétique de la fosse de Rastatt. Ses
mesures de susceptibilités sur des carottes de forage montrent que les anomalies magnétiques ont leur origine dans le socle ; les valeurs trouvées dans les couches sédimentaires, tertiaires et surtout secondaires sont cependant relativement élevées (jusqu'à 160.10⁻⁶ uem CGS/cm³).

Continuant le travail de J.J.WALCH, G. PERRAUD a pu dresser une carte au 50 000ᵉ de la susceptibilité magnétique du socle des Vosges du Nord grâce à l'étude d'une importante collection d'échantillons de roches existant à l'Institut (M. J. Rothé) (1 échantillon par km²). Il montre le caractère régional de la zone à fortes susceptibilités dans le socle.

Dans son article de synthèse, A. ROCHE [4] étend cette constatation à l'ensemble des Vosges : dans la partie Nord et la partie Sud de celles-ci existent deux bandes à forte susceptibilité à l'intérieur du socle cristallin contrastant avec les susceptibilités beaucoup plus faibles des autres régions - Vosges moyennes en particulier.

La carte des valeurs du champ total et celle des anomalies de ce champ dressées par G. PATZELT [1] dans la région de Colmar (environ 1 station pour 4 km²) ne font ressortir que des variations de quelques dizaines de gammas. Dans la plaine d'Alsace, la présence de diapirs n'affecte nullement le comportement du champ magnétique. A l'est, quelques anomalies bien localisées (-130) sont à mettre en relation avec la présence du massif volcanique du Kaiserstuhl.

La carte des isanomales du champ total obtenue par M. RAFAMATA-NANTSOA [3] concerne les régions du horst de Soufflenheim et du fossé de Rastatt. Ce dernier, de direction rhénane, interrompt brusquement à l'Est les bandes d'anomalies à direction hercynienne que nous avions rencontrées dans les Vosges du Nord et la plaine d'Alsace.

A. ROCHE et J. WOHLENBERG [6] présentent une synthèse de ces résultats ainsi qu'un profil en champ long de 100 km, passant par Landau et traversant le Fossé Rhénan.

## TRAVAUX EN COURS

La figure 1 donne un aperçu des parties de l'Alsace pour lesquelles des cartes en champ total ont été publiées (hachures mixtes). En hachures simples sont représentées les zones pour lesquelles les travaux sont en cours :

- en haute et moyenne Alsace A. SPREUX achève l'interprétation des anomalies qu'il a cartographiées ; dans la région de Mulhouse une structure magnétique traverse le fossé à la manière du seuil d'Erstein : la similitude est frappante.

- dans les Vosges cristallines du Nord, J.P. LAUER et G. TAKTAK, au moyen de profils de mesures simultanées du champ et de la susceptibilité, se sont attachés à préciser le tracé des parties du socle qui présentent des susceptibilités anormalement élevées. Il apparaît ainsi que le métamorphisme de contact - ici l'exemple classique de Rosenbusch - est au moins l'une des causes responsables de ce phénomène. L'interprétation quantitative (G. Taktak) est faite en collaboration avec le BRGM dans le cadre de l'établissement de la feuille de Strasbourg au 80 000ᵉ de la carte Magnétique de la France.
<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>Figure 1</figcaption></figure>
Extérieurement à l'Alsace ont été entreprises deux études comportant des levés magnétiques au sol en vue d'une interprétation des structures profondes :

— J.P. LAUER montre que l'anomalie aéromagnétique des Monts du Lyonnais est liée à la présence de roches volcaniques anciennes qui ont été méta-morphisées. Ce travail est fait en collaboration avec l'Institut de Géologie de Clermont-Ferrand (J.M. PETERLONGO).

— N. BONHOMMET poursuit depuis 1968, en connexion avec les recherches paléomagnétiques qu'il exécute sur la chaine des Puys, un travail de cartographie magnétique à partir de stations où sont faites des mesures d'intensité totale du champ avec un magnétomètre Elsec Littlemore. Le but de ce travail est de préciser les anomalies qui doivent permettre de localiser les réservoirs magmatiques ayant alimenté les volcans. Plusieurs profils Est-Ouest ont été établis ainsi qu'un réseau à mailles serrées dans la partie centrale de la chaine.

PUBLICATIONS

[1] PATZELT G. - Prospection magnétique en Alsace (Etude de la région de Colmar et Neuf-Brisach) *Dipl. Ing. Géophys.* IPG Strasbourg, 74p, 1968.

[2] PERRAUD G. - Contribution à l'étude magnétique des Vosges *Dipl. Ing. Geophys.* IPG Strasbourg, 94 p, 1967.

[3] RAFAMATANANTSOA M. - Prospection magnétique en Alsace-Bade (zone Nord) *Dipl. Ing. Géophys.* n° 151, IPG Strasbourg, 70 p.,

[4] ROCHE A. - Magnetic researches on the alsatian part of the Rhinegraben in : J.P. Rothé and K. Sauer, The Rhinegraben Progress Report 1967, *Mém. Serv. Carte Géol. Als. Lorr.*, 26, p. 116-120, 1967.

[5] ROCHE A., ROUBERTOU A. et SAIAGH H. - Etude magnétique du fossé rhénan (1ère partie) *Annales IPG Strasbourg*, t. VIII (3ème partie), p. 97-110, 1967.

[6] ROCHE A. and WOHLENBERG J. - Magnetic measurements in Alsace, Baden and Pfalz in : J.H. Illies and St. Mueller, Graben Problems, Stuttgart 1970, p. 224-228, 1970.

[7] ROUBERTOU A. - Etude magnétique de l'Alsace du Nord *Dipl. Ing. Géophys.*, IPG Strasbourg, 55 p., 1967.

[8] SAIAGH H. - Prospection magnétique en Alsace. Son application au seuil d'Erstein *Dipl. Ing. Géophys.*, n° 126, IPG Strasbourg, 1967.

[9] WALCH J.J. - La prospection magnétique aéroportée ; son application à l'étude des anomalies au Nord des Vosges. *Diplôme Ing. Géophys.*, n° 124, IPG Strasbourg, 99 p. 1966.

[10] WALCH J.J. - Etude des anomalies magnétiques du Nord des Vosges *Annales IPG Strasbourg*, t. VIII (3ème partie), p. 111-115, 1967.

*Légende:* Figure 1 : état d'avancement du réseau magnétique d'Alsace à la date du 1.10.70.
# MAGNETISME DES ROCHES, ARCHEO ET PALEOMAGNETISME

E. THELLIER

Professeur à la Faculté des Sciences de Paris
Laboratoire de Géomagnétisme
Parc de Saint-Maur
4, avenue de Neptune
94 - Saint-Maur-Des-Fossés

Comme dans le précédent rapport quadriennal, nous distinguerons l'étude en physicien des propriétés magnétiques des terres cuites et des roches et deux applications, d'ailleurs assez différentes : l'archéomagnétisme portant sur les temps historiques et le paléomagnétisme portant sur les temps géologiques, avec ses deux grands chapitres de l'inversion du champ terrestre et du paléomagnétisme proprement dit (dérives et déformations des continents). Le laboratoire de Géomagnétisme du Parc Saint-Maur a continué à s'intéresser principalement aux deux premiers aspects (magnétisme des roches et archéomagnétisme) alors que des recherches en paléomagnétisme étaient poursuivies dans plusieurs autres centres. Mais, aussi comme dans le précédent rapport quadriennal, un compte rendu des travaux paléomagnétiques français ayant été établi par A. ROCHE pour la Section de Volcanologie, il ne sera pas doublé ici et, ainsi, le présent rapport se limitera, pratiquement, à l'activité du Laboratoire de Géomagnétisme.

Dans ce laboratoire, l'effort de perfectionnement des appareils a été poursuivi améliorant encore les dispositifs de mesure, originaux par rapport à tous ceux qui sont utilisés à l'étranger, et remarquables par leur sensibilité, leur fidélité (mesures en valeurs absolues) et la possibilité qu'ils offrent d'accepter des échantillons relativement volumineux, ce qui paraît essentiel dans l'étude de corps naturels extrêmement hétérogènes. Les problèmes très importants de l'analyse des aimants, thermique et par action de champs magnétiques alternatifs, ont été aussi repensés. Avec un tel matériel, et indépendamment des services qui sont couramment rendus à des organismes extérieurs, les études suivantes ont été poursuivies ou engagées :

## 1 - ANISOTROPIE MAGNETIQUE DANS LES ROCHES

Dans l'étude étendue qu'il a poursuivie, L. DALY utilise le grand inductomètre à translation, à champs croisés, déjà décrit, qui permet de déterminer tous les éléments du tenseur d'anisotropie et un grand pendule magnétique (DALY, FORMONT, 1969), admettant des champs alternatifs jusqu'à 500 Oe, appareil plus classique servant plutôt à des mesures rapides de dégrossissage. Les mesures qui, jusqu'ici, ont surtout porté sur des roches métamorphiques, conduisent à des applications à des problèmes de structorologie et de tectonique (DALY et d'ALBISSIN, 1968 - DALY, 1970). L. DALY a rassemblé l'ensemble de ses résultats sur les propriétés magnétiques des roches métamorphiques dans un volumineux mémoire (généralités sur l'anisotropie magnétique dans les minéraux
et les roches — appareils de mesures — application géologiques) pour une thèse de
Doctorat qu'il vient de soutenir (DALY, 1970). Il a été rejoint par d'autres
chercheurs pour des études d'anisotropie dans les roches plutoniques (ROSSET et
DALY, 1969,) éruptives et sédimentaires. Des recherches sont entreprises aussi sur
l'anisotropie provoquée.

## 2 – VISCOSITE MAGNETIQUE

L'étude de cette viscosité (ou traînage) magnétique, si longtemps négligée par certains alors qu'elle joue un rôle important — et plutôt néfaste d'ailleurs — en paléomagnétisme, a été activement poursuivie.

Un magnétomètre parastatique a encore été perfectionné de façon à assurer
des mesures en champs variés, à toutes températures (supérieures à l'ambiante,
jusqu'ici), avec possibilité d'appliquer des champs alternatifs à l'échantillon dans
l'appareil même. Avec cet instrument, Cl. PLESSARD poursuit son étude très fine
de tous les aspects du traînage magnétique dans les roches.

D. BIQUAND et M. PREVOT ont fait une observation qui, pour n'être pas entièrement nouvelle, n'en est pas moins importante et très claire sous la forme qu'ils lui ont donnée. Des roches variées mais, à un point inimaginable des roches rouges sédimentaires, peuvent acquérir, à la température ordinaire, dans des champs faibles (ordre de l'Oe) et en des temps courts (quelques heures) des aimantations rémanentes visqueuses, suivant bien les lois habituelles pour leur acquisition mais possédant une résistance énorme à l'action de champs magnétiques alternatifs (BIQUAND et PREVOT, 1970 — PREVOT et BIQUEAND, 1970). Si ce phénomène s'explique bien dans la théorie de L. NEEL (grains très fins et faibles aimantations à saturation), son importance paléomagnétique risque d'être très grande surtout dans les roches sédimentaires aux aimantations très "stables".

J.P. POZZI, dans l'étude qui suit, s'est trouvé aux prises avec de très importants effets visqueux dans des roches comprimées (POZZI, 1970).

## 3 – EFFETS DE PRESSION EN MAGNETISME DES ROCHES

Une grande presse, principalement faite de bronze et comportant un magné-
tomètre parastatique, est maintenant en service régulier, au moins pour des efforts
unidirectionnels allant jusqu'à 50 tonnes (force totale exercée sur les extrémités
d'échantillons cylindriques). Un mécanisme, dont la mise au point a été difficile,
permet de déplacer l'échantillon pressé, en translation et rotation, pour la mesure
des aimantations longitudinales et transversales de l'objet cylindrique. Des bobines
de grandes dimensions permettent, ou bien de compenser le champ terrestre, ou
bien de provoquer des aimantations induites, longitudinales et transversales,
celles-ci étant mesurables parce que le magnétomètre a été déplacé de sa position
normale (sorte de positionnement "off centre"). Une grande variété de mesures
peuvent ainsi être conduites à la fois sur les aimantations rémanentes et induites,
sous des pressions variées, à des températures réglables (dans des limites étroites jusqu'ici) et dans des champs magnétiques variables (POZZI, GODEFROY, LE GOFF, 1970). Grâce à la très grande sensibilité du magnétomètre, les mesures sont possibles sur des corps extrêmement peu magnétiques.

### 4 - REMANENCES DANS LES ROCHES SEDIMENTAIRES

D. BIQUAND a poursuivi sa contribution à l'étude du problème fondamental : les roches sédimentaires avec leurs rémanences naturelles très faibles et, disons-le, capricieuses, peuvent-elles avoir quelque valeur comme matériaux paléomagnétiques. Il a étudié de nombreux échantillons de roches "rouges" ou non, recueillis par lui sur des formations variées, en diverses régions, avec l'idée de rechercher des cohérences de direction aux différentes échelles : du site, d'une formation, d'une région. Sur toutes ces roches, il s'est livré ingénieusement à une analyse variée (indice de viscosité, champs alternatifs, recuits progressifs, séparation chimique). L'analyse attentive, et difficile, de ses résultats le conduit à admettre une certaine possibilité d'utilisation paléomagnétique des roches sédimentaires, mais avec de larges marges d'erreur (notes à paraître, présentées au 8 Congrès INQUA - Paris 1969 et au Colloque français de stratigraphie, Orsay 1970).

### 5 - PROPRIETES MAGNETIQUES DES ROCHES VOLCANIQUES

Les résultats obtenus dans cette voie par M. PREVOT ont une relation plus ou moins directe avec le paléomagnétisme ou touchent à la minéralogie magnétique et ils sont cités dans le rapport de la section de volcanologie.

### 6 - ARCHEOMAGNETISME

J.C. TANGUY, qui a fait chaque année des séjours sur le Massif de l'Etna, en a poursuivi l'étude pétrographique mais aussi archéomagnétique. Il a montré que, au prix d'un travail long et minutieux, les laves récentes pouvaient fournir un bon matériau archéomagnétique et il a décrit les variations de la direction du champ terrestre en Sicile, de 1300 environ à nos jours, améliorant beaucoup les résultats anciens de R. CHEVALLIER (TANGUY, 1969 et 1970). Des essais de datation par thermoluminescence ont été faits sur ses échantillons (AITKEN, FLEMING, DOELL, TANGUY, 1968).

E. THELLIER et Mme THELLIER, depuis 1967, ont ajouté à leur imposante documentation archéomagnétique pour l'Ouest de l'Europe, l'étude de plus de 50 fours ou foyers et de quelques séries de briques. Le tracé des courbes de variation de la déclinaison et de l'inclinaison magnétiques s'est trouvé très amélioré pour des époques où il restait jusque-là bien incertain, mais des difficultés subsistent pour quelques époques encore trop pauvres en sites bien datés. Quelques déterminations d'intensité ont été faites mais les auteurs continuent à penser qu'il est très difficile de trouver des matériaux vraiment valables pour une telle étude.

Des chercheurs étrangers (Italie, Autriche, Roumanie, R.A.U.) ont trouvé au laboratoire des possibilités de mesures de leurs échantillons archéomagnétiques.
7 – L'extrême sensibilité des magnétomètres (à trois aimants) du laboratoire a permis des études un peu inattendues :

– la mesure statique directe de la susceptibilité magnétique nucléaire (protonique) de l'eau pure (BENOIT, FRANCOIS, POZZI, THELLIER, KASTLER, 1967 – FRANCOIS, POZZI, 1970) ;

– l'orientation magnétique de carottes (très faiblement magnétiques) de sondages pétroliers sahariens, suite actuellement active d'une étude antérieurement signalée de J.P. POZZI.

Les inductomètres ont permis des mesures portant sur des "modules" pour engins spatiaux.

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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PREVOT M. et BIQUEND D. - Sur la plus ou moins grande résistance de l'aimantation rémanente visqueuse portée par des roches sédimentaires ou volcaniques au traitement par des champs magnétiques alternatifs. - C.R.Ac.Sc. Paris, t. 270, sér.B, pp. 1365-1368, 1970.

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TANGUY J.C. - Sur l'aimantation des laves de l'Etna et l'orientation du champ magnétique terrestre en Sicile de 1300 à 1800. - C.R.Ac.Sc. Paris, t. 268, sér.B, pp. 197-200, 1969.

TANGUY J.C. - An archaeomagnetic study of Mount Etna : the magnetic direction recorded in lava flows subsequent to the twelfth century. - *Archaeometry*, 12, 2, pp. 115-128, 1970.

<footnote>Note. - Il n'a pas été fait mention de nombreuses communications présentées aux Assemblées générales de l'I.A.G.A., à St Gall et Madrid (dont les références ne correspondent qu'à un bref résumé) et à des colloques récents (INQUA Paris 1969 - Grenoble, Orsay, Rueil, 1970), communications non encore publiées.</footnote>
# PROSPECTION MAGNETO-TELLURIQUE

G. GRENET

Institut de Physique du Globe de Paris

Faculté des Sciences

9, Quai Saint-Bernard

75 - Paris (5e -

Sous la direction de L. CAGNIARD, différentes équipes (1) ont utilisé la méthode de magnéto-tellurique pour des recherches concernant le socle (recherches de gisements uranifères), les structures anticlinales (problèmes pétroliers) et des recherches géologiques dans la région de Nice.

L'appareillage existant a été amélioré pour permettre l'enregistrement simul-
tané de 5 composantes du champ électromagnétique : Ex, Ey, Hx, Hy et
accessoirement Ez, Hz. On a étudié plus particulièrement les capteurs magnétiques
et on termine la mise au point d'enregistreurs digitaux.

L'ensemble des efforts de l'équipe magnéto-tellurique marine a pour but l'obtention de mesures exploitables. Des réalisations technologiques et des mesures ont été effectuées, mais ces travaux en sont à leur début et peu de résultats sont publiés.

Il faut signaler deux thèses soutenues par des chercheurs de ces équipes.

Celle de DUPIS, 1970, qui constitue une revue exhaustive des prospections effectuées par l'auteur depuis 1961 et une excellente mise au point des possibilités de la méthode magnéto-tellurique.

Celle de MUSE, 1969, qui donne les résultats d'une campagne de prospection magnéto- tellurique dans le bassin sédimentaire saharien. A l'occasion de ce travail, l'auteur a résolu de nombreux problèmes relatifs aux dispositifs de mesure. Il a montré les possibilités très variées de la méthode magnéto-tellurique et, en particulier, son aptitude à suivre directement, dans le détail, l'évolution d'un paramètre très important pour le producteur et le prospecteur, à savoir l'épaisseur d'eau salée située au contact de l'huile dans les couches poreuses productrices.

La Société Nationale des Pétroles d'Aquitaine s'intéresse à la magnéto-
tellurique depuis de nombreuses années. Elle tend à utiliser l'enregistrement
numérique et recherche des méthodes d'interprétation en amplitude et phase au
stade des Transformées de Fourier à partir de la réponse impulsionnelle de
l'équipement témoin et des étalonnages conventionnels en amplitude.

L'Institut Français du Pétrole a enregistré les 5 composantes Hx, Hy, Hz, Ex, Ey du champ électro-magnétique naturel en France, à différentes époques de l'année et dans des régions diverses : zones tabulaires, zones structurées, bord de mer, régions industrielles ou non. Cette activité est indiquée dans un travail de CHAIZE et LAVERGNE (1970) qui comporte de très bonnes études sur les causes perturbatrices et la précision de la restitution des profondeurs et des résistivités à partir des données enregistrés sur le terrain.
Se rattachant à la Magnéto-Tellurique marine, il faut signaler les publications de SELZER (1970) dans lesquelles il examine en particulier la question de la nature et des propriétés des sources naturelles d’"émission" électro-magnétique susceptibles d'être utilisées en magnéto-tellurique à partir du fond des mers.

Au point de vue de la théorie et de l'interprétation des résultats, il faut signaler les travaux ci-après :

L. CAGNIARD (1970) qui recherche l'influence des courants de déplacement dans l'air sur la résistivité apparente au contact de deux terrains de résistivité différente.

En relation avec ce travail, BENDERITTER, BUREAU, DUPIS et GUINEAU (1969) ont mis en évidence une composante verticale du champ électrique dans les forages profonds de 100 mètres et plus, mais dans un sondage de 30 mètres cette composante n'a pas pu être décelée.

Un travail de GRENET et LOEB (1969) montre que le cas d'une couche conductrice mince, séparée d'un substratum très conducteur par une couche résistante, peut être traité comme le cas d'une ligne électrique. Grâce aux formules données, il est possible de calculer rapidement les effets de bord lorsque le champ électrique est normal à une faille ou à la côte dans le cas d'un bord de mer.

Dans un travail, J.L.BUREAU (1968) utilise une chaîne d'enregistrement digital sur bande perforée pour étudier des périodes de 20 minutes à 24 heures. Il a établi des programmes pour traiter les données par ordinateur : calcul pour chaque période des résistivités apparentes et des coefficients des matrices complexes $[\mathfrak{M}]$ et $[\mathfrak{L}]$ définie par les relations

$$ \vec{\mathfrak{M}} = [\mathfrak{M}] \vec{\mathfrak{E}} \quad \text{et} \quad \vec{\mathfrak{E}} = [\mathfrak{L}] \vec{\mathfrak{H}} $$

$\vec{\mathfrak{M}}$ étant le champ magnétique et $\vec{\mathfrak{E}}$ le champ électrique. Les cas de structures tabulaires et cylindriques sont étudiés.

Enfin, G.KUNETZ (1969) de la Compagnie Générale de Géophysique indique quel est l'opérateur temporel reliant les variations, en fonction du temps, en un même point, d'une composante horizontale du champ magnétique et de la composante perpendiculaire du champ électrique correspondant à une onde plane se propageant verticalement dans un milieu isotrope à stratification horizontale. Il montre ensuite comment, à partir de mesures faites sur le terrain, on peut déterminer cet opérateur, puis donne des méthodes directes et indirectes pour détruire une distribution des résistivités avec la profondeur compatible avec les observations.

Au point de vue de la résistivité des couches profondes de l'écorce terrestre et du Manteau supérieur, il faut signaler les travaux de H. FOURNIER et, en particulier, sa Thèse (1970) qui constitue une compilation et une analyse extrêmement importantes de sondages magnéto-telluriques effectués en France et à l'étranger. L'analyse de ces sondages est surtout axée sur une couche conductrice intermédiaire dans le Manteau supérieur et la région très conductrice du Manteau qu'il situe à des profondeurs pouvant atteindre ou dépasser 700 km.
La Thèse de DUPIS (1970), déjà citée, contient des résultats intéressants sur la couche à faible résistivité dans la région de Nice dont la profondeur serait située entre 20 et 76 km.

BIENFAIT ET GRENET (1970) ont cherché quel modèle stratifié représentait le mieux les résultats d'un sondage magnéto-tellurique effectué à Tamarasset.

En relation avec la conductibilité du Manteau supérieur, il faut signaler les études de LE BORGNE, LE MOUEL, GUEZ, ROSSIGNOL et SIBUET sur les relations entre les anomalies des variations du champ magnétique et la résistivité du sous-sol.

La précision des levés aéromagnétiques (F) réalisés ces dernières années au-dessus de la France continentale et des mers voisines est limitée essentiellement par la correction des variations temporelles (E. LE BORGNE et J. LE MOUEL, 1969). En effet, il est assez fréquent de constater que les variations d'une durée de l'ordre de la dizaine de minutes à quelques heures présentent des différences notables en des stations dont la distance est seulement de quelques dizaines de km.

Pour étudier cette variabilité en fonction du lieu, il a été fait appel d'une part aux enregistrements La Cour (D, H, Z) de quelques observatoires, d'autre part à des enregistrements de F dans les stations utilisées pour la réduction des mesures aéromagnétiques et dans les stations complémentaires.

J.C. SIBUET (1969) a comparé le comportement de l'observatoire Averroes (Maroc) à celui des observatoires environnants. La détermination du vecteur de Parkinson dans chacun de ces observatoires a conduit, en particulier, à l'hypothèse d'un canal conducteur orienté Est-Ouest passant entre Averroes et Almeria (Espagne). (E. LE BORGNE et J.C. SIBUET, 1968). Une étude très fine réalisée par R. GUEZ et J.C. ROSSIGNOL (1964) sur les données La Cour de Garchy et de Chambon met en évidence une canalisation des courants induits suivant une direction S.O.N.E au Nord-Ouest de Garchy.

Des enregistrements de F réalisés dans des stations réparties le long des côtes de la Manche, R. GUEZ et J.C. ROSSIGNOL (1970) ont tiré un premier résultat : l'intensité F subit un effet, de l'ordre de quelques gammas, qui est lié à l'amplitude et à l'heure locale des marées.

Il faut signaler que l'étude du champ tellurique dû aux marées océaniques peut aussi fournir des indications sur la résistivité du sol en profondeur. L'existence de ce champ a été montrée par J. MEUNIER (1967) au voisinage de la Manche.

L'Office de la Recherche Scientifique d'Outre-Mer continue à utiliser la méthode magnéto-tellurique pour étudier la résistivité des couches profondes du sol en Afrique. En France, à Bondy, on améliore le matériel d'enregistrement et les méthodes de dépouillement.

Les modèles analogiques à deux dimensions constitués par des réseaux de résistances et de capacités ont été utlisés pour interpréter des anomalies du champ électro-magnétique par : BETHERY, BIENFAIT, GRENET, MATHIS et TAHERI. Ces études ont permis, en particulier, de préciser l'influence des contacts entre sédiments conducteurs et terrains plus résistants. En ce qui concerne la Magnéto-Tellurique marine, G. MATHIS (1967) a montré que, dans certains cas, le champ
électro-magnétique observé au fond de la mer y parvenait non pas du haut, mais du bas en ayant diffusé au travers du continent voisin puis dans les couches résistantes situées sous la mer. Ces travaux, au moyen de modèles à deux dimensions, sont poursuivis grâce à des programmes de calcul en collaboration avec WAESELYNCK de la Société Nationale des Pétroles d'Aquitaine.

LAUNAY (1970) a mis au point les premiers modèles réduits magnéto-telluriques véritablement quantitatifs. Les premiers résultats obtenus sont relatifs aux anomalies de la composante verticale du champ magnétique aux bords de mer et à l'influence de la forme de la côte sur ces anomalies.

Bien que j'aie cherché à condenser au maximum ce rapport, son importance montre le chemin parcouru depuis la publication de L. CAGNIARD, en 1953, des principes de cette méthode de prospection. Il faut noter que pour augmenter la précision des interprétations, la plupart des expérimentateurs enregistrent les composantes Ex, Ey, Hx, Hy, Hz du champ électro-magnétique. On utilise aussi de plus en plus le déphasage entre les champs électriques et magnétiques pour compléter les indications données par les rapports d'amplitudes.

Enfin, comme dans d'autres domaines de recherche, l'enregistrement numérique et le traitement des informations par ordinateurs facilitent les travaux d'interprétation.

## BIBLIOGRAPHIE PROSPECTION MAGNETO-TELLURIQUE

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TAHERI F. — Interprétation de mesures du champ tellurique au moyen de réseaux analogiques à résistances et capacités, *Thèse* Faculté des Sciences de Paris, 1968.
# PROSPECTION MAGNETIQUE ET ELECTRIQUE

## J. GOGUEL

Bureau de Recherches Géologiques et Minières
100, rue du Bac - 75 - Paris (7<sup>b</sup>)

Si la prospection électrique par courants continus est régulièrement pratiquée selon les méthodes classiques, on peut signaler comme nouveautés quelques essais de sondages dipôles, en RCA et dans le Massif-Central, dont l'exploitation, handicapée par une assez forte dispersion, n'est pas terminée.

La Compagnie Générale de Géophysique (Kunetz) a mis au point un programme permettant l'inversion d'un sondage Electrique.

La Polarisation Provoquée (Induced Polarisation) a continué à se développer, sous ses deux formes, fréquentielle et transitionnelle ; théoriquement équivalentes, mais peut être inégalement commodes pour la distinction d'avec les effets électro-magnétiques (skin effect). Quelques tentatives sont à signaler pour analyser la localisation des phénomènes et parvenir à une interprétation moins empirique (Thèse de D. TOURNIER, en préparation).

(La méthode Magnéto-Tellurique, utilisant les champs naturels, fait l'objet d'un chapitre à part, justifié par le rôle qu'elle est appelée à jouer dans la Géophysique profonde).

Parmi les autres méthodes magnéto-telluriques, à champ provoqué, il faut signaler l'emploi en France de la méthode aéroportée Input BARRANGER, et le développement, d'une méthode au sol nouvelle "Magnéto-Electrique par Ondes de Surface (MELOS), et son application à diverses prospections. Un appareil léger permet des pénétrations de 300 à 400 m, un appareil lourd (1000 à 2000 m) est en cours de développemènt. Le principe en est la production d'un champ alternatif de diverses fréquences par un cadre horizontal, et l'enregistrement des composantes du champ magnétique et du champ téllurique. L'interprétation, qui présente une certaine analogie avec la Magnéto-tellurique, peut s'appuyer sur des abaques, dans le cas de terrains stratifiés horizontaux (DUROUX, GRIVAUD et WEBER).

Les prospections magnétiques reposent de plus en plus sur ues levers aéroportés, les mesures à terre ayant surtout le caractère d'un contrôle. Il faut signaler la tendance des travaux d'interprétation à dépasser les objectifs particuliers des prospections appliquée, pour aborder les problèmes de Géologie régionales tant à partir de levers systématiques nouveaux (carte magnétique de France, levés C.N.R.S.) que d'une réinterprétation de levers pétroliers.
IONOSPHERE ET MAGNETOSPHERE

J. HIEBLOT

Directeur du Groupe de Recherches Ionosphériques
4, Avenue de Neptune
94 - Saint-Maur-Des-Fossés

A la suite de la disparition prématurée du regretté Professeur Etienne VASSY, les recherches dans ce domaine sont effectuées, en France, par cinq organismes principaux :

- Département Recherches Spatiales Radioélectriques (1). (R.S.R.) du C.N.E.T.,

- Groupe des Recherches Ionosphériques (2) (G.R.I.) du C.N.R.S.,

- Laboratoires de Physique de l'Exosphère (3) (L.P.E.) de l'Université de Paris et de l'Ecole Normale Supérieure,

- Laboratoire de Physique de la Haute Atmosphère (4) de l'Université de Poitiers,

- Centres d'Etudes Spatiales des Rayonnements (5) (C.E.S.R.) de l'Université de Toulouse,

- Groupe de Physique des Plasmas Stellaires et Planétaires (6) (G.P.S.P.) de l'Université de Paris.

Une stabilisation entre la part des expériences sol et des expériences spatiales entreprises grâce au C.N.E.S. (7) est intervenue ; par contre des collaborations se sont développées, sur le plan spatial, avec les Etats-Unis (N.A.S.A.) l'U.R.S.S. (Intercosmos) et l'E.S.R.O.

ETUDES POURSUIVIES — RESULTATS OBTENUS

Si la nature des expérimentations n'a pas beaucoup changé depuis 1966, par contre la physique des plasmas et le concours d'excellents théoriciens ont sensiblement modifié l'activité dans les domaines de l'ionosphère et de la magnétosphère. Ainsi les études purement morphologiques ont beaucoup régressé

<footnote>(1) 38, av. du Général Leclerc, 92 - Issy les Moulineaux : Directeurs M. THUE et M. REYSSAT, groupes de P. WALDTEUFEL, A. SPIZZICHINO, M. PETIT, A. GIRAUD,</footnote>

<footnote>(2) 45 - Orléans 02 et 4, av. Neptune, 94 - St Maur : Directeur J. HIEBLOT, groupes de O. STOREY, R. GENDRIN, G. PILLET, J.J. BERTHELIER, C. BEGHIN,</footnote>

<footnote>(3) 24, Rue Lhomond, 75-Paris 5 : Directeur J. DELLOUE,</footnote>

<footnote>(4) route de Chauvigny, 86-Poitiers : Directeur R. RIVAULT,</footnote>

<footnote>(5) Complexe Aérospatial de Lespinet 31 - Toulouse : Directeur F. CAMBOU,</footnote>

<footnote>(6) 9, quai St Bernard, 75 - Paris 5 : Directeur D. QUEMADA,</footnote>

<footnote>(7) Centre National d'Etudes Spatiales.</footnote>
par rapport aux interprétations théoriques, à l'élaboration de modèles ou même aux progrès que la physique des plasmas a tiré de ses applications aux phénomènes magnétosphériques et ionosphériques.

Six groupes d'études se partagent l'activité actuelle.

I. — ETUDE DE LA MAGNETOSPHERE : Satellite FR1 (G.R.I.)

– Occurence et dispersion des sifflements (Poitiers)

– Plasmapause – Théories de la magnétosphère (G.P.S.P.)

– Précipitations de particules (C.E.S.R).

II — ETUDE DU PLASMA IONOSPHERIQUE : Sondeur à diffusion incohérente de R.S.R. — Etudes par fusées (R.S.R. et G.R.I.)

— Etudes théoriques et en plasmas de laboratoires (G.R.I.).

III — DYNAMIQUE DE L'IONOSPHERE : Radar météorique de R.S.R.

– Observation par méthodes optiques au sol et embarquées de la température et de la dynamique par le Service d'Aéronomie du C.N.R.S. (1) (S.A.).

– "Vents Ionosphériques" (G.R.I).

IV — MORPHOLOGIE DE L'IONOSPHERE : Réseau des stations ionosphériques (G.R.I., D.P.I., (2), Poitiers)

– Interprétation des sondages en contrehaut (G.R.I.)

– Station de rétrodiffusion de Valensole (L.P.E.)

– Doppler, effet Faraday et scintillation des signaux de satellites reçus au sol (L.P.A.) (3)

V — ONDES HYDROMAGNETIQUES DANS LA MAGNETOSPHERE : Stations conjuguées de Sogra et de Kerguelen (G.R.I.) — Observation en fusées (G.R.I.)

VI — INTERACTIONS PARTICULES PLASMAS (G.P.S.P., G.R.I., C.E.S.R.)
Etude par fusées de l'accélération de particules dans l'ionosphère (S.A., C.E.S.R., G.R.I.)

— Etude par fusées de l'accélération de particules sur l'ionosphère polaire (G.R.I.)

I — ETUDE DE LA MAGNETOSPHERE

Le satellite FR1 lancé en décembre 1965 et dont la vie active a dépassé trois ans, a fourni un grand nombre de données dont le dépouillement est quasi achevé mais dont l'interprétation se poursuivra pendant plusieurs années encore.

Les premiers travaux ont montré l'inclinaison des structures stratifiées de l'ionosphère par rapport à l'horizontale. (M. AUBRY) le comportement du plasma (gaine, sillage) autour du satellite, la géométrie des composantes de l'onde dans le plasma (J.C. CERISIER) l'effet des irrégularités de densité (M. AUBRY), le comportement des antennes et des sondes (R. GRARD, V. FIALA,

<footnote>(1) B.P. n° 3, 91 — Verrières le Buisson : Directeur J.E. BLAMONT</footnote>

<footnote>(2) Division des Prévisions Ionosphériques du C.N.E.T., Chateau de la Martinière, 91 — Saclay.</footnote>

<footnote>(3) , Quai St-Bernard – Paris 5 : Directeur E. VASSY.</footnote>
L.R.O. STOREY), le bruit au voisinage de la résonance hybride basse (L.R.O. STOREY). Des travaux purement théoriques sont suscités par ces mesures (J.M. CHASSERIAUX, M. FEIX, B. ROOY, L.R.O. STOREY, B. ROEHNER)

Les enregistrements des TBF au sol ont donné lieu à des travaux descriptifs de G. CHARLOSSET, N. KLEIMENOVA, M. BOURIOT tandis que J. VIGNERON et N. KLEIMENOVA trouvaient quelques relations entre l'activité magnétique et les émissions TBF, un travail analogue était fait par Y. TALLINEAU pendant les orages magnétosphériques. D. QUEMADA donnait une température des ions H⁺ par interprétation de l'absorption des sifflements protoniques. C. BERTHOMIER et H. CORY donnaient des analyses théoriques du champ électromagnétique TBF dans la magnétosphère.

Les sous orages magnétiques et les problèmes liés à l'évolution de la plasmapause interessaient E. SELZER, R. GENDRIN, J. VIGNERON.

Les précipitations de particules et les phénomènes liés ont été mesurés et décrits par G. MARAL, M. CLAPIE et M. REME ; leurs effets sur la base ionosphère, en zone aurorale étaient décrits par M. BENKOVA et C. TAIEB. Enfin J. TESTUD et G. VASSEUR montraient que l'énergie ainsi déposée dans l'ionosphère engendrait des ondes de gravité.

Des descriptions à plus grande échelle de la magnétosphère, à partir de mesures au sol et en fusée étaient tentées par F. GLANGEAUD, en particulier dans sa thèse et par l'équipe de E. SELZER, (voir à F.JAMET). Au GRI A. BERTHELIER entame une étude sur l'interaction du vent solaire et de la magnétosphère. Enfin des études beaucoup plus théoriques sont entreprises par G. LAVAL, R. PELAT, E. ASSEO et G. BERTHOMIEU ainsi que par R. GENDRIN.

## II – ETUDE DU PLASMA IONOSPHERIQUE

Le sondeur à diffusion incohérente monté par le département RSR du CNET avec l'aide du CNES et de L'INAG (1) a donné des résultats incomparables sur la température et la densité des neutres, des ions, des électrons, sur la vitesse des ions, etc.

Ceci a permis une masse de travaux soit descriptifs, soit d'interprétation, soit encore de pure physique des plasmas. Citons :

- Le déséquilibre thermique dans l'ionosphère diurne, M. PETIT.

- La recombinaison et la production d'ions dans la couche F., G. VASSEUR.

- L'utilisation de l'ionosphère comme champ d'expérience en physique des plasmas, H. CARRU.

- Les variations de la température exosphérique, H. CARRU et P. WALDTEUFEL.

- La température d'électrons de jour, G. LEJEUNE.

<footnote>(1) Institut National d'Astronomie et de Géophysique</footnote>

<footnote>(Observatoire de Meudon, 92 - Meudon) qui regroupe les Observatoires, Instituts de Physique du Globe et Laboratoires du Centre National de la Recherche Scientifique travaillant dans ce domaine en France.</footnote>
- La variation avec la latitude, P. WALDTEUFEL.

- La circulation atmosphérique des neutres dans l'ionosphère, G. VASSEUR.

- L'effet des distributions non maxwelliennes d'électrons P. WALDTEUFEL.

et plus récemment les travaux de P. BAUER et de G. LEJEUNE, sur le couplage de la région F2 avec la magnétosphère, l'étude de la dynamique de la région F par G. VASSEUR et la thèse de P. WALDTEUFEL sur la haute atmosphère neutre.

Les méthodes actives de sondage de l'ionosphère n'ont pas vu leur application limitée à la diffusion de Thompson ; le département RSR du CNET a entrepris sous la direction de M. PETIT et avec la collaboration de l'équipe de radioastronomie de J.L. STEINBERG une série d'expérimentation en fusées visant à exciter les résonances du plasma ionosphérique ; les travaux théoriques sont dans ce domaine de PH. GRAFF.

Une autre méthode mise au point par O. STROREY et C. BEGHIN, consiste à étudier, dans une bande étroite balayant rapidement tout le spectre utile, l'impédance de deux antennes à boules, croisées. Les premières expériences in situ ont montré que l'on atteignait facilement la composition ionique du plasma et que, peut-être, la technique pouvait conduire à une évaluation suffisamment précise du mouvement de la fusée par rapport au plasma pour que l'on puisse en déduire le mouvement propre du plasma.

Ces différents types de sondes à plasma ont donné lieu à des essais en caisson, à des expériences de laboratoire et à des travaux plus théoriques qui relèvent ordinairement de la physique des plasmas (BITOUN, BERTHELIER).

### III – DYNAMIQUE DE L'IONOSPHERE

Deux méthodes se sont tout particulièrement développés en France : l'une radioélectrique est fondée sur l'observation (radar des traces météoriques), l'autre sur l'observation optique des nuages artificiels d'alcalins soumis aux mouvements de l'atmosphère : vents, turbulence...

La première, mise en œuvre par SPIZZICHINO et REVAH a permis, dans une faible gamme d'altitude et avec une définition spatiale moyenne, d'établir avec une remarquable continuité temporelle, la carte des mouvements de l'atmosphère, des vents dominants aux ondes de gravité en passant par les ondes de marées. Des progrès techniques récents permettent d'envisager d'obtenir les deux composants du mouvement et la variation du phénomène en latitude.

La seconde méthode, mise au point par BLAMONT et BARAT a permis, dès 1964, de mettre en évidence la nature stratifiée du champ de turbulence. L'excellente résolution spatiale de ces observations, permet l'étude de la structure du champ de turbulence et de ses relations avec le champ des mouvements organisés de type ondulatoire (onde de marée, onde de gravité...).

L'observation de ces nuages par BLAMONT et M.L. CHANIN a également permis dès 1960 de mesurer la température de l'atmosphère neutre entre 100 et 500 km et récemment a conduit à une étude du comportement thermique de l'atmosphère polaire dans le cadre d'un programme Franco-Soviétique.
L'inconvénient commun à ces deux types de mesures est d'être limité au crépuscule, mais l'utilisation d'un laser à colorant asservi à la fréquence de résonance de l'alcalin considéré, pourra permettre d'étendre ces mesures à la nuit.

## IV - MORPHOLOGIE DE L'IONOSPHERE

La composition chimique de l'ionosphère a fait l'objet de mesures in situ de A. GIRAUD avec l'aide d'appareillages soviétiques (POKHUNKOV).

Les régions de haute latitude ont vu poursuivre, en collaboration franco-soviétique, des études de conjugaisons magnétiques des évènements ionosphériques (BENKOVA, TAIEB). Mais ce sont les régions équatoriales et leurs anomalies, qui ont, le plus, retenu l'attention des ionosphéristes français.

Tandis que l'équipe du professeur DELLOUE poursuivait ses études de propagation à longue distance, elle était amenée à mettre en évidence des effets de traversée de l'équateur (CROCHET, DELLOUE et LACOUME). Par ailleurs, cette même équipe étudiait l'effet des ondes acoustiques sur la basse ionosphère tant théoriquement qu'expérimentalement (BROCHE).

Une importante expérimentation encore en cours, était organisée sous l'électrojet équatorial ; les mesures magnétiques furent les premières a être exploitées (MAYAUD, ROQUET). Le raccordement des profils obtenus au sol et en satellites étaient étudiés par BERNARD et LAPOUILLE ; les effets ionosphériques d'une éclipse étaient décrits (BOUSQUET).

Les études de contenu ionosphérique total mènent à des résultats intéressants sur les perturbations itinérantes ; elles permettent également de mieux connaitre la variabilité très fine de l'ionosphère qui limite actuellement la précision envisageable de la géodésie spatiale (BERTHIN, PAPET, THOMAS et HANBABA).

VILA a écrit une thèse très documentée sur l'anomalie équatoriale de l'ionosphère.

## V - ONDES HYDROMAGNETIQUES DANS LA MAGNETOSPHERE

La coopération spatiale franco-soviétique a facilité, au G.R.I., l'étude des phénomènes conjugués dans les stations de SOGRA et de PORT aux FRANCAIS (KERGUELEN).

Au voisinage de ces zones conjuguées, des campagnes de mesures T.B.F. et U.B.F. ont été organisées en coordination avec des études de précipitations aurorales mesurées en ballons (C.E.S.R. - REME, MARAL et CLAPIE).

Des travaux descriptifs ont été publiés par GENDRIN, KLEIMENOVA, VIGNERON, SCHLICH et LACOURLY.

Des interprétations relatives à la magnétosphère ont été données par GENDRIN, TREILHOU, KLEIMENOVA dans les cas de points conjugués et, pour d'autres observations magnétiques par GLANGEAUD (analyse des ondes U.B.F.) et SELZER (effet jour-nuit).
Enfin certains théoriciens sont remontés aux mécanismes d'inter-action particules- plasma, faisant ainsi œuvre de physiciens (FREY, ROUX).

Une expérimentation par fusées, à Kerguelen, a permis à R. GENDRIN de mesurer le spectre énergétique et angulaire des particules en même temps que le niveau, in situ, des émissions électromagnétiques naturelles. L'interprétation encore en cours a donné lieu à des travaux du G.R.I. (GENDRIN et al, SUKHERA et al) et du G.P.S.P. (BERTHELIER et QUEMADA).

## VI – INTERACTION PARTICULES-IONOSPHERE

Le GRI poursuit des études sur les zones de haute latitude dans trois domaines :

- Analyse des T.B.F. à haute latitude, travaux de BEGHIN sur une expéri- mentation par fusée du service d'Aéronomie, mesures au sol de B. MORLET et de J. VIGNERON en Terre Adélie.

- Etude de la conductivité de l'ionosphère antarctique en liaison avec les précipitations de particules solaires, travaux de LEBEAU, GUERIN, MENDEL, BERTHELIER sur des enregistrements magnétiques ou optiques.

- Etude de la composition et de l'énergie des précipitations, de son effet sur la température et la densité électronique, travaux de J.J. BERTHELIER sur des tirés de Fusées qu'il a effectué à DUMONT D'URVILLE.

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*2ème partie.* Structure, polarisation et propagation des oscillations hydromagnétiques. *Ann. Géophys.* 23 (1) 153-171, 1967.

*3ème partie.* Relations entre les émissions hydromagnétiques et les perturbations de la magnétosphère. *Ann. Géophys.* 23 (2) 299-311, 1967.

*4ème partie.* Mécanismes d'interaction. *Ann. Géophys.* 23 (3) 433-452, 1967.

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