Etude des propriétés physiques des aérosols de la moyenne et haute atmosphère à partir d'une nouvelle analyse des observations du GOMOS-ENVISAT pour la période 2002-2006

par Veronica Salazar

Thèse de doctorat en Physico-chimie de l'atmosphère

Sous la direction de Jean-Baptiste Renard.

Le président du jury était Gilles Poulet.

Le jury était composé de Jean-Baptiste Renard, Gilles Poulet, Alain Hauchecorne, Colette Brogniez, Christine Bingen, Slimane Bekki, Paolo Laj.

Les rapporteurs étaient Alain Hauchecorne, Colette Brogniez.


  • Résumé

    L´étude des aérosols de la stratosphère est primordiale pour modéliser précisément le bilan radiatif terrestre, et pour évaluer l´influence des particules sur le cycle de destruction de l´ozone. Depuis la découverte de la couche de Junge, ce domaine de recherche connaît différents décors, du plus important contenu en aérosols du dernier siècle après l´éruption du Mont Pinatubo en 1991, à un rétablissement vers les faibles niveaux atteints dans les années 2000, qui permet l´étude des particules autres que celles d´origine volcanique. Cependant, à ce jour, le degré de connaissance est faible quant à la distribution spatiale et verticale de ces aérosols dans la moyenne et haute stratosphère. Leur détection présente plusieurs difficultés: les particules ont une grande variété d´origines, compositions, tailles et formes, et leurs faibles épaisseurs optiques rendent indispensables des résultats précis. Un algorithme d´inversion développé au LPC2E a été adapté à l´analyse des données de niveau 1b de l´instrument GOMOS à bord d´ENVISAT, qui emploie la technique d´occultation stellaire, et fournit une bonne (mais irrégulière) couverture géographique et temporelle des mesures; un critère de sélection est d´ailleurs nécessaire du fait de l´utilisation de sources lumineuses de propriétés différentes. La méthode mise au point est validée pour l´étude de l´extinction induite par les aérosols; une climatologie globale est alors établie pour la période allant d´août 2002 à juillet 2006, et indique la présence permanente de particules dans l´ensemble du globe, jusqu´à environ 45 km d´altitude. La variabilité temporelle de l´extinction montre une augmentation progressive du contenu moyen depuis 2002 aux latitudes tropicales dans la basse stratosphère, et a permis d´évaluer l´effet de l´oscillation quasi-biennale et d´étudier d´autres variations saisonnières. La dépendance spectrale permet de déduire certaines spécificités concernant la taille et la nature des aérosols, majoritairement des particules sulfatées, mais également des suies en provenance de la troposphère et des particules d´origine interplanétaire.

  • Titre traduit

    Study of the physical properties of aerosols in the middle and high atmosphere from a new analysis of GOMOS-ENVISAT observations for the 2002-2006 period


  • Résumé

    The study of stratospheric aerosols is crucial for modeling precisely the earth´s radiative budget and because of their influence on ozone depletion. Since the discovery of Junge layer, this area of research has been through various situations: from the greatest volcanic upload of last century after Mount Pinatubo eruption in 1991, and slowly recovering to background levels reached in the 2000s, which allow the study of other than volcanic particles. However, the vertical and spatial distribution of these aerosols in the middle and high stratosphere is still poorly documented and not yet totally understood. Their detection presents many difficulties: the particles have a great variety of origins, compositions, shapes and sizes, and their low optical thicknesses make accurate results necessary. An inversion algorithm developed in the LPC2E has been adapted to the analysis of level 1b data from GOMOS instrument onboard ENVISAT. The star occultation technique leads to a good (but irregular) spatial and temporal sampling, and a data selection criteria allows the analysis of accurate results, which validation is led for the study of aerosol extinction. A global climatology is then established for the August 2002 to July 2006 period, and shows the permanent presence of aerosol particles around the globe, up to 45 km altitude. The temporal variability shows a progressive enhancement of the mean content from 2002 in the tropics, and was useful to study the influence of the quasi-biennial oscillation in the middle stratosphere, as well as some seasonal features. The study of the spectral dependence informs about the size and nature of the particles, mainly sulfate aerosols, but also soot coming from the troposphere and aerosols of extra-terrestrial origin.


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