Variabilité inter-annuelle de 20 ans de mesure de l'ozone troposphérique par lidar et sondes électrochimiques à l'Observatoire de Haute Provence (OHP)

par Audrey Gaudel

Thèse de doctorat en Physique et chimie de l'atmosphère

Sous la direction de Gérard Ancellet.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .


  • Résumé

    L’ozone est un constituant minoritaire secondaire de l’atmosphère. C’est un gaz à effet de serre et un polluant nocif pour la biodiversité dans la troposphère. Il peut être transporté de la stratosphère ou de la couche limite vers la troposphère libre et parcourir de longues distances au-dessus des continents et des océans. L’objectif de cette thèse est de contribuer à l’analyse des tendances à long terme des concentrations d’ozone dans la troposphère et à la compréhension des sources de cette variabilité temporelle. Pour cela, nous avons utilisé les mesures de deux instruments basés à l’Observatoire de Haute Provence (OHP) dans le sud de la France (44˚N, 6:7˚E), des sondes ECC (Electro-chemical Concentration Cell) embarquées sous ballon et un lidar UV DIAL. Les travaux menés au cours de cette thèse ont montré qu’il est indispensable de les combiner pour prendre en compte la diversité des conditions météorologiques. En effet, notre analyse montre un biais systématique d’environ 1. 3 ppb entre les moyennes saisonnières obtenues avec chacun des instruments qui est compatible avec les résultats des campagnes d’inter-comparaison mais qui est beaucoup plus faible que les différences importantes (> 7 ppb) dues à la variabilité du transport du fait des différences d’échantillonnage. En combinant les deux jeux de données, le lien entre la variabilité de l’ozone et celle du transport (NAO, hauteur de la tropopause, origine des masses d’air) a été étudié. Dans la haute et moyenne troposphère aucune tendance significative n’est observée, malgré une corrélation significative avec la NAO et un changement pour la dernière décennie dans les apports d’ozone à 500 hPa pour certains régimes de transport. En revanche, une tendance négative après 2000 est observée dans les basses couches. Elle peut être expliquée par une augmentation de la couche de mélange accompagnée d’une augmentation des flux de sud et une diminution de l’apport en ozone pour ces régimes de transport. La caractérisation des masses d’air arrivant à l’OHP avec d’autres paramètres tels que l’humidité spécifique, la vorticité potentielle et les aérosols a permis d’expliquer certaines sources de variabilité des concentrations d’ozone. L’apport des mesures d’aérosol issues de deux ans d’observations du lidar spatial CALIOP reste cependant limité et d’autres mesures d’aérosols doivent être prises en compte.

  • Titre traduit

    Interannual variability of 20 years of tropospheric ozone concentrations measured with lidar and electro-chemical ozonesondes at the Observatoire de Haute Provence (OHP)


  • Résumé

    Tropospheric ozone is important both as an oxidant and as a greenhouse gas. It may have implications for human health and vegetation. It can be transported from the stratosphere or from the boundary layer into the free troposphere, and then it can be subjected to the long range transport over oceans and continents. The aim of this thesis is to contribute to the analysis of long term trends of the ozone concentrations in the troposphere and to the understanding of the sources of the temporal variability. We used measurements of two instruments based at the Observatoire de Haute Provence (OHP) in the south of France (44˚N, 6. 7˚E), the ECC sondes (Electro-chemical Concentration Cell) and the UV DIAL lidar. Our study has shown that this is necessary to combine both data sets to take into account the different meteorology conditions. Our analysis shows a bias of about 1. 3 ppb between the seasonal means of ozone measured by each instrument, which is consistent with the results of the inter- comparison campaign, but, which is much weaker than the strong differences (> 7 ppb) due to the variability of the transport because of the difference of sampling. In combining both data sets, the link between the ozone variability and the transport variability (NAO, tropopause height, air masses origin) has been studied. In the upper and the mid-troposphere, no significant trend is observed beside a significant correlation with the NAO index and a change for the last decade of the contribution in ozone of some transport regime at 500 hPa. However, a negative trend after 2000 is observed in the lower troposphere. It can be explained by an increase of the mixing layer height with an increase of the flux coming from the south and the decrease of the contribution in ozone of this transport regime. To characterize the air masses coming to OHP, we used other parameters like the specific humidity, the potential vorticity and the aerosols, which can explain some sources of ozone variability. However, the contribution of the aerosols measurements of the spatial lidar CALIOP during two years is still limited and more aerosols measurements must be taken into account.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2014 par [CCSD] à Villeurbanne

Variabilité inter-annuelle de 20 ans de mesure de l'ozone troposphérique par lidar et sondes électrochimiques à l'Observatoire de Haute Provence (OHP)

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Informations

  • Détails : 1 vol. (176-29 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [161]-167

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  • Cote : T Paris6 2013 083
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