Observations de la composition atmosph?rique par mesures infrarouges en occultation solaire depuis la station d'iza?a (Tenerife) et la nouvelle plateforme Oasis ? Cr?teil

par Camille Viatte

Thèse de doctorat en Sciences de l'Univers et Environnement

Sous la direction de Johannes Orphal.

Le président du jury était Jean-Marie Flaud.

Le jury était composé de Johannes Orphal, Pascale Chelin, Didier Hauglustaine, Vincent-Henri Peuch.

Les rapporteurs étaient S?bastien Payan, Michel Van Roozendael.


  • Résumé

    Pour quantifier l?influence des activit?s humaines sur le climat et en particulier sur la compositionchimique de l?atmosph?re, il est primordial de disposer de mesures continues et homog?nes. C?estpourquoi l?objet de ce travail de th?se a consist?, dans un premier temps, ? installer une nouvellestation d?observation (OASIS pour Observations Atmosph?riques par Spectrom?trie InfrarougeSolaire) sur le toit de l?Universit? Paris-Est ? Cr?teil, pour mesurer des spectres d?absorption solairedans l?infrarouge, en vue d?analyser les concentrations de gaz traces et leurs diff?rentes variabilit?stemporelles. Cette ?tude est centr?e sur deux mol?cules cl?s de l?atmosph?re impliqu?es, ? diverses?chelles, dans les probl?mes environnementaux actuels : l?ozone (O3) et le monoxyde de carbone(CO). Le d?veloppement de la m?thode exp?rimentale et l?adaptation du code d?inversion (PROFFIT)a permis de restituer les colonnes totales et partielles de ces deux esp?ces. Pour valider lesperformances de cet instrument et de la m?thode employ?e, les r?sultats des analyses de OASIS ont?t? compar?s avec diverses donn?es corr?latives provenant de mesures au sol (SAOZ pour l?O3), desatellites (IASI, GOME-2, OMI, pour l?O3, et MOPITT et IASI pour le CO) et de mod?les globaux(REPROBUS pour l?O3 et MOCAGE pour le CO). Les r?sultats ont montr? de tr?s bons accords etprouvent la qualit? du spectrom?tre ? moyenne r?solution spectrale, de la station OASIS, pour mesurerles concentrations de l?O3 et du CO atmosph?rique.Une partie de ce travail a ?galement concern? la validation des performances des instruments spatiauxactuels de d?tection de l?ozone atmosph?rique, gr?ce ? la campagne de mesures (avril-mai 2009) quej?ai r?alis?e ? Iza?a (T?n?rife). Cette station, situ?e en r?gion sub-tropicale, ? 2370 m d?altitude et enmilieu non pollu?, est int?gr?e dans le r?seau NDACC, et poss?de un spectrom?tre ? haute r?solutionspectrale. Les concentrations d?ozone issues des inversions des spectres mesur?s ont ?t? compar?esaux donn?es fournies par un instrument au sol (Brewer, situ? sur le m?me site) et par plusieursinstruments satellitaires (IASI, OMI, GOME-2). Les r?sultats ont pr?sent? d?excellents accords.Les diverses variabilit?s temporelles observ?es ? Iza?a et ? Cr?teil (saisonni?re, inter-journali?re,diurne et ?v?nements extr?mes) ont ?t? interpr?t?es et les capacit?s respectives

  • Titre traduit

    Measurements of atmospheric trace gases using Fourier-Transform Infrared Spectroscopy at Iza?a (Tenerife) and using a new observatory (OASIS) at Cr?teil near Paris (France)


  • Résumé

    In the frame of atmospheric composition change related to human activities, homogeneous andcontinuous atmospheric measurements have to be performed. This is why a new observatory (calledOASIS for Observation of the Atmosphere by Solar occultation Infrared Spectroscopy) has beeninstalled on the roof of the University of Paris-Est in order to analyze concentrations and variations ofkey atmospheric trace species, such as ozone and carbon monoxide. Development of experimentalmethodology and adaptation of inversion code (PROFFIT) allow to retrieve total and partial columnsof these gases. Results are compared to different data from ground-based (SAOZ for O3), satellites(IASI, GOME-2, OMI, for O3, and IASI and MOPITT for CO) and from atmospheric modelcalculations (REPROBUS for O3 and MOCAGE for CO). Very good correlations were found,showing that a middle resolution instrument, such as OASIS is able to monitor atmospheric trace gaseswith a good accuracy. Then, thanks to a measurements campaign (April-May 2009), realized at Iza?a(Tenerife, clear atmospheric conditions) observatory which is equipped with high resolutionspectrometer, we provide valuable information about the performance of various total column ozonemeasuring instruments from ground (Brewer) and space (IASI, OMI, GOME-2). All temporal O3 andCO variabilities (seasonal, day-to-day, diurnal and extreme events) observed at both sites, such asrespective high and middle resolution instruments capabilities were discussed in details.


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