Apport de la bande de Chappuis pour la mesure de l'ozone depuis un satellite géostationnaire pour la surveillance de la qualité de l'air

par Emeric Hache

Thèse de doctorat en Océan, atmosphère et surfaces continentales

Sous la direction de Jean-Luc Attié et de Cyrille Tourneur.

Soutenue en 2014

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    La qualité de l'air (QA) concerne la composition atmosphérique de la basse troposphère (et plus particulièrement dans la Couche Limite Atmosphérique -CLA-, entre la surface et 1km d'altitude) qui a un impact direct sur les activités et la santé humaines. Elle dépend en particulier des processus d'émissions, de chimie, de transport atmosphérique ou encore de turbulence dans la CLA. La variabilité temporelle et spatiale de la QA sont respectivement de l'ordre de l'heure et de la dizaine de kilomètres. La QA est à ce titre difficile à modéliser et surtout à prévoir. Il est donc nécessaire de surveiller les espèces clés de la QA que sont par exemple l'ozone, les oxydes d'azote, les particules fines ou le monoxyde de carbone. Dans cette thèse, nous nous intéressons en particulier aux mesures d'ozone depuis un satellite géostationnaire à partir d'un instrument simulé qui vise dans l'infrarouge thermique (TIR) et le visible (VIS). L'instrument simulé s'appuie sur le concept MAGEAQ (Monitoring the Atmosphere from Geostationary orbit for European Air Quality) présenté lors de l'appel d'offre Earth Explorer-8 de l'ESA en 2010. Une première étude dans cette thèse porte sur la valeur ajoutée de la composante VIS de l'instrument par rapport à sa composante TIR seule. La CLA est particulièrement étudiée pendant la journée pour comprendre l'apport du VIS dans la mesure de l'ozone, pour la QA, par l'instrument simulé. Une deuxième étude présente une expérience de simulation de système d'observation, dans laquelle les observations simulées de l'instrument sont assimilées dans le modèle de chimie transport MOCAGE pour y quantifier la valeur ajoutée par rapport aux observations existantes (essentiellement des mesures de stations sol) dans la détermination de l'ozone dans la CLA.

  • Titre traduit

    The added value of the Chappuis band for ozone measurement from geostationary satellite to monitor air quality


  • Résumé

    Air quality (AQ) concerns the atmospheric composition of the lowermost troposphere between the ground and 1 km heights. Air quality has a strong impact on human health and human activities ; it depends on chemical and transport processes and emissions. The temporal and spatial variability of AQ is ~1 hour and ~10 km. It is thus difficult to model and forecast AQ. It is therefore necessary to monitor key species for AQ, these include ozone, carbon monoxide, nitrogen oxides and particulate matter. This thesis focus on ozone measurement from a geostationary satellite with a simulated instrument that couples a thermal infrared band (TIR) with a visible band (VIS). The simulated instrument comes from the MAGEAQ (Monitoring the Atmosphere from Geostationary orbit for European Air Quality) concept proposed during the ESA EE-8 call in 2010. This thesis study the added value of the visible band of the instrument compared to the thermal infrared band on its own. We focus on the lowermost troposphere (between the ground and 1 km heights) during daytime to understand the visible contribution of the simulated instrument in the ozone measurement for AQ purpose. Also, we study the results of an Observing System Simulation Experiments (OSSEs), which use the assimilation of the simulated observations into the chemistry transport model MOCAGE to quantify their impact on the Global Observing System (GOS), for ozone determination for air quality purpose.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (239 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 227-239

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 TOU3 0097
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