Sondage dans l'infrarouge thermique (TIR), l'infrarouge courte longueur d'onde (SWIR), et synergie TIR-SWIR pour l'observation de la composition troposphérique depuis l'espace

par Marc Pondrom

Thèse de doctorat en Physique moléculaire pour l'atmosphère

Sous la direction de Claude Camy-Peyret.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    Le sondage dans l’infrarouge thermique (TIR) depuis l’espace commence à montrer toute sa puissance grâce aux sondeurs à haute résolution spectrale de la nouvelle génération, avec par exemple (IMG) = 0. 1 cm-1, (AIRS) = 1 cm-1, (IASI) = 0. 5 cm-1 et (GOSAT) = 0. 4 cm-1. L’avantage du TIR est le fonctionnement jour/nuit qui permet (même en l’absence de photons solaires réfléchis/rétrodiffusés) de déterminer des profils de concentration des constituants troposphériques à l’état de trace avec plus d’un élément d’information dans la troposphère moyenne, à condition qu’une résolution spectrale de l’ordre de 0. 1 cm-1 soit atteinte pour les visées au nadir. Dans l’infrarouge courte longueur d’onde (SWIR), en flux solaire réfléchi/rétrodiffusé, il n’est possible d’obtenir qu’une colonne totale (en se donnant la forme de la distribution verticale). La combinaison TIR-SWIR est donc potentiellement très intéressante puisque le TIR apporte des informations sur la verticale (mais avec une faible sensibilité au voisinage de la surface) et puisque le SWIR fournit une colonne totale intégrée sur la verticale plus précise (en l’absence de nuages et de jour uniquement). Le but de mon travail de thèse a été de quantifier par simulations à l’aide d’un code de calcul de transfert radiatif et d’un modèle d’inversion appropriés, les performances de la combinaison TIR-SWIR pour différentes espèces – le monoxyde de carbone (CO) et le méthane (CH4) – et différentes caractéristiques instrumentales (rapport signal à bruit, résolution spectrale…). Pour ce faire nous avons adopté le formalisme de l’estimation optimale

  • Titre traduit

    Thermal infrared (TIR) sounding, shortwave infrared (SWIR) sounding, and TIR-SWIR synergy for the observation of the tropospheric composition from space


  • Résumé

    Thanks to the development of a new generation of instruments such as IMG (spectral resolution of 0. 1 cm-1), AIRS (spectral resolution of 1 cm-1), IASI (spectral resolution of 0. 5 cm-1) and GOSAT (spectral resolution of 0. 4 cm-1), the potential of sounding the tropospheric composition from space in the thermal infrared has improved considerably. In the thermal infrared profiles of tropospheric trace gases can be retrieved day and night (with or without reflected/backscattered solar photons) with more than one piece of information for an instrument with a spectral resolution of about 0. 1 cm-1. When the reflected/backscattered solar flux is measured in the shortwave infrared (SWIR), only a total column can be derived. The TIR-SWIR is thus potentially very interesting as the TIR provides information on the vertical distribution (with a small sensitivity near the surface) and the SWIR provides a precise total column (without clouds and only in the daylight). The goal of this PhD work is to quantify by simulation using a radiative transfer model and an adequate inversion scheme (based on the optimal estimation method) the performances of the TIR-SWIR combination for different species – carbon monoxide (CO) and methane (CH4) – and different instrument characteristics (signal to noise ratio, spectral resolution…)

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Informations

  • Détails : 1 vol. (245 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 192-200. 113 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2012 335
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