Observations de la composition atmosphérique par mesures infrarouges en occultation solaire depuis la station d'izaña (Tenerife) et la nouvelle plateforme Oasis à Créteil

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 Sébastien Payan, Michel Van Roozendael.


  • Résumé

    Pour quantifier l’influence des activités humaines sur le climat et en particulier sur la compositionchimique de l’atmosphère, il est primordial de disposer de mesures continues et homogènes. C’estpourquoi l’objet de ce travail de thèse a consisté, dans un premier temps, à installer une nouvellestation d’observation (OASIS pour Observations Atmosphériques par Spectrométrie InfrarougeSolaire) sur le toit de l’Université Paris-Est à Créteil, pour mesurer des spectres d’absorption solairedans l’infrarouge, en vue d’analyser les concentrations de gaz traces et leurs différentes variabilitéstemporelles. Cette étude est centrée sur deux molécules clés de l’atmosphère impliquées, à diverseséchelles, dans les problèmes environnementaux actuels : l’ozone (O3) et le monoxyde de carbone(CO). Le développement de la méthode expérimentale et l’adaptation du code d’inversion (PROFFIT)a permis de restituer les colonnes totales et partielles de ces deux espèces. Pour valider lesperformances de cet instrument et de la méthode employée, les résultats des analyses de OASIS ontété comparés avec diverses données corrélatives 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 modèles globaux(REPROBUS pour l’O3 et MOCAGE pour le CO). Les résultats ont montré de très bons accords etprouvent la qualité du spectromètre à moyenne résolution spectrale, de la station OASIS, pour mesurerles concentrations de l’O3 et du CO atmosphérique.Une partie de ce travail a également concerné la validation des performances des instruments spatiauxactuels de détection de l’ozone atmosphérique, grâce à la campagne de mesures (avril-mai 2009) quej’ai réalisée à Izaña (Ténérife). Cette station, située en région sub-tropicale, à 2370 m d’altitude et enmilieu non pollué, est intégrée dans le réseau NDACC, et possède un spectromètre à haute résolutionspectrale. Les concentrations d’ozone issues des inversions des spectres mesurés ont été comparéesaux données fournies par un instrument au sol (Brewer, situé sur le même site) et par plusieursinstruments satellitaires (IASI, OMI, GOME-2). Les résultats ont présenté d’excellents accords.Les diverses variabilités temporelles observées à Izaña et à Créteil (saisonnière, inter-journalière,diurne et événements extrêmes) ont été interprétées et les capacités respectives

  • Titre traduit

    Measurements of atmospheric trace gases using Fourier-Transform Infrared Spectroscopy at Izaña (Tenerife) and using a new observatory (OASIS) at Créteil 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 Izaña(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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