Une première européenne à l’URCA : un drone révolutionnaire pour mesurer les flux de CO₂ et H₂O

Dans la lutte contre le changement climatique, comprendre précisément les échanges de gaz à effet de serre (GES) entre la terre et l’atmosphère est une étape cruciale. Mais une difficulté de taille freinait les scientifiques : la méthode la plus fiable pour mesurer ces flux, appelée « eddy covariance », était jusqu’ici réservée à des appareils assez lourds, fixes, difficiles à déplacer et qui ne couvrent qu’une petite zone.

C’est là que la chaire ANR ATMOSFERE (Titulaire Lilian Joly), portée par l’équipe AEROLAB de l’Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA) et en collaboration avec TotalEnergies, est venue changer la donne. Leur idée ? Adapter cette méthode d’exception à un drone VTOL (capable de décoller et atterrir verticalement) pour enfin pouvoir mesurer les gaz comme le dioxyde de carbone (CO₂) et la vapeur d’eau (H₂O) au-dessus de vastes territoires, et en toute mobilité.

Le défi : rendre mobile une technologie lourde

Traditionnellement, la méthode d’eddy covariance nécessite des tours ou stations fixes, équipées de capteurs sophistiqués, pour capter les turbulences de l’air et les variations rapides des gaz. Ces installations sont précises mais limitées : elles « voient » un petit morceau du paysage, et ne peuvent pas explorer facilement des zones plus vastes ou difficiles d’accès.

La chaire ATMOSFERE a relevé ce défi technique en miniaturisant et intégrant ces instruments sur un drone VTOL de moins de 3 kg. Ce drone combine la capacité de décollage vertical d’un multicoptère avec l’efficacité en vol de croisière d’un petit avion. Grâce à lui, il est désormais possible de voler au-dessus de forêts, champs ou zones naturelles, et de récolter des données précises sur les flux de CO₂ et H₂O.

Une innovation validée en conditions réelles

La semaine dernière, l’équipe a mené ses premiers vols d’essai sur la base aérienne de Brétigny. Ces expérimentations ont confirmé que les instruments fonctionnent parfaitement en vol, que les mesures sont fiables et synchronisées, et que le drone peut opérer dans des conditions variées.

Cette réussite marque une première européenne : jamais auparavant une méthode aussi exigeante et lourde avait été embarquée avec succès sur un drone aussi léger et maniable.

Vers une avancée mondiale avec la mesure du méthane

L’étape suivante ? Ajouter un capteur pour le méthane (CH₄), un gaz à effet de serre 28 fois plus puissant que le CO₂. Cette intégration ferait de ce drone une première mondiale, capable d’observer en mobilité les émissions de méthane, notamment dans les zones sensibles comme les tourbières ou le pergélisol.

Pourquoi cette avancée compte

Avec cette innovation, il devient possible de cartographier de manière précise et rapidement les émissions de gaz à effet de serre sur de grandes surfaces. Ces données alimenteront les modèles climatiques, aideront à mieux gérer les sols, les forêts et les espaces agricoles voir mieux comprendre les zones de permafrost, et renforceront les stratégies de lutte contre le changement climatique.

Une fierté pour l’URCA et la recherche européenne

Ce projet emblématique place l’Université de Reims Champagne-Ardenne et la France à la pointe de la recherche environnementale. Il illustre comment la science peut dépasser ses limites techniques pour offrir des outils puissants au service de la planète et des citoyens.

Comme le souligne Lilian JOLY en tant que Titulaire de la chaire ATMOSFERE au sein d’AEROLAB :
« Les avancées portées par l’équipe AEROLAB sont le fruit d’un véritable travail collectif, rassemblant des compétences pluridisciplinaires et de haut niveau au sein de l’URCA. Elles permettent d’envisager de nouveaux moyens de cartographie des gaz à effet de serre et d’approfondir la compréhension de leurs émissions, avec de nombreuses applications, tant industrielles qu’académiques — notamment dans l’étude de l’agriculture, des forêts, des tourbières ou du permafrost »

Remerciements :

Pôle systématique de Brétigny, Natacha Lalanne (Coordinatrice du Hub DRONES, Systematic Paris-Region, et Directrice des vols LFR33 - ZRT SUD FRANCILIEN 1 et 2)
Jean-Marie Unger (Responsable des opérations et télépilote) et son équipe (ROAV7).