Restitution du monoxyde de carbone observé par satellite dans l'infrarouge : validation et variabilité à l'échelle globale

par Maya George

Thèse de doctorat en Chimie atmosphérique

Sous la direction de Cathy Clerbaux.

Le jury était composé de À renseigner Lamarque, À renseigner Mari, À renseigner Jacquinet, À renseigner Hurtmans, À renseigner Turquety, À renseigner Camy-Peyret, À renseigner Clerbaux.


  • Résumé

    Observé quotidiennement par des instruments à bord de satellites depuis les années 2000, le monoxyde de carbone (CO) est utilisé comme un traceur du transport de la pollution du fait de sa longue durée de vie (1 à 2 mois) dans la troposphère. Ce gaz est émis principalement par les activités anthropiques (transport, chauffage, industrie) et par les feux (naturels ou provoqués pour le brûlage de la biomasse). Le CO joue un rôle central dans la chimie troposphérique car il est détruit par le radical OH, et régule dès lors la capacité oxydante de l'atmosphère. La première partie de mon travail de thèse a consisté à valider les mesures de CO obtenues par l'instrument en occultation solaire ACE-FTS, en utilisant des observations indépendantes d'instruments sol, avion et satellite. Le deuxième volet de mon travail repose sur les données obtenues par la mission IASI, lancée en 2006 à bord du satellite MetOp-A. Nous disposons de 6 ans de données CO IASI qui sont utilisées afin d'étudier les épisodes de feux, de suivre les panaches de pollution lors de campagnes de mesures, d'établir des tendances, d'élaborer des prévisions de pollution (projet MACC), ou encore d'améliorer les inventaires d'émission. Mes travaux de thèse ont surtout concerné l'étude des variabilités temporelles et spatiales, et j'ai contribué à la validation des restitutions qui sont distribuées à une large communauté d'utilisateurs scientifiques. Enfin, le dernier volet de mon travail a consisté à quantifier et expliquer les différences entre les produits CO de MOPITT et de IASI, qui se place comme son successeur. Le poids du choix des hypothèses a priori inhérent aux algorithmes d'inversion est étudié : un nouveau produit MOPITT utilisant le profil et la matrice de variance-covariance a priori de IASI a été élaboré. Alors que les colonnes totales de ce nouveau produit se comparent bien au produit initial, l’influence du profil mais surtout de la matrice de variance-covariance a priori (qui autorise plus ou moins de variabilité lors de l’inversion) est démontrée lors de l’étude des profils.

  • Titre traduit

    Carbon monoxide retrievals from satellite measurements in the infrared : validation and global scale variability


  • Résumé

    Carbon monoxide (CO) is measured from space since the year 2000 by several instruments. CO plays an important role in atmospheric chemistry and climate as it is the largest sink of the hydroxyl radical (OH), and thus impacts the oxidizing power of the atmosphere and the concentrations of greenhouse gases (such as methane and ozone). CO is mainly formed by the incomplete combustion of fossil, bio-fuels and biomass burning. Due to its long lifetime (1 to 2 months) it is therefore used as a pollution tracer in the troposphere.The first part of this PhD work consists of validating CO measurements from the limb- viewing ACE-FTS instrument using a set of independent data measured by instruments onboard aircraft, satellites and at ground-based stations.The second part of my work consists of studying the temporal and spatial variability of CO and focuses on studying 6 years of CO data measured by IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer), launched in 2006 onboard the MetOp-A satellite. I contributed to the validation of the retrieved data, which are now widely distributed to the scientific community, with different applications. For example the study of fire events, the follow-up of pollution plumes during measurements campaigns, building inter-annual trends, generating pollution forecasts (MACC project), and improving emission inventories.The last part of my PhD work consists of quantifying and explaining the differences between MOPITT (Measurements Of Pollution In The Troposphere) and IASI CO products. Due to the fact that IASI will likely outlive MOPITT, it is essential to evaluate the CO retrievals from these instruments against each other. I studied the impact of the a priori assumptions choice which is a major component of the retrieval algorithms. A new MOPITT product using IASI a priori profile and covariance matrix is built. Total CO columns of this new product are globally in good agreement with the initial MOPITT product. Local differences are investigated and shown to be due to the influence of the a priori profile and mainly its a priori covariance matrix which can be seen when studying the shape of the retrieved profiles.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.