Amélioration de la représentation des aérosols dans un modèle de chimie-transport : modélisation et assimilation de données

par Bojan Sič

Thèse de doctorat en Atmosphère

Sous la direction de Virginie Marecal, Laaziz El Amraoui et de Alain Dabas.

Soutenue en 2014

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    L'objectif général de cette thèse est d'améliorer la représentation des aérosols dans le modèle MOCAGE. Pour se faire, nous avons modifié directement la représentation des aérosols en réexaminant et améliorant les différents processus déjà présents via la prise en compte de schémas et de paramétrisations plus détaillés et implémenté l'assimilation de données des aérosols dans le modèle. Les processus ayant subi les améliorations les plus importantes sont les émissions des aérosols du type sel marin, poussière désertique et cendre volcanique, le dépôt humide et la sédimentation. Nous avons évalué les impacts de ces changements et comparé les champs modélisés avec des observations. Les modifications implémentées ont permis d'améliorer significativement l'accord entre modèle et observations. Comme approche complémentaire pour répondre à l'objectif de cette thèse, nous avons également implémenté dans le CTM MOCAGE l'assimilation de données des aérosols. Le système d'assimilation de données des aérosols est implémenté et il est capable d'assimiler l'épaisseur optique des aérosols (AOD) et les mesures lidar. L'assimilation des observations d'AOD est un outil efficace pour améliorer les performances du modèle en terme d'AOD et de concentration. L'assimilation de mesures lidar sur le signal ainsi que les coefficients de rétrodiffusion et d'extinction, ont montré un impact efficace sur les profils verticaux.

  • Titre traduit

    Improvment of aerosol representation in a chemical-transport model : modelling and data assimilation


  • Résumé

    The main goal of this thesis is to improve the aerosol representation in the CTM MOCAGE. The work may be divided into: the direct improvement of aerosol physical parameterizations, and the development of a data assimilation system able to assimilate aerosol optical depth (AOD) and lidar profiles. On the modelling side, the processes that underwent the important improvements were sea salt, desert dust and volcanic aerosol emissions, wet deposition and sedimentation. The ambition is related to improve the model biases compared to observations, and to implement more physically detailed schemes in the model. We evaluated the impacts of these changes and compared the modelled fields to observations. The implemented updates significantly enhanced the model agreement with the observations and the inter-model comparison data. The results also confirmed that large uncertainties in models can come from the use of different parameterizations. The aerosol data assimilation is implemented to further reduce the model uncertainties. The set of observation operators and their tangent linear and adjoint operators for AOD and lidar profile observations are developed to link the model and the observation space. Aerosol assimilation proved to be very efficient to reduce the differences between the model and the observations. The assimilated AOD observations were able to significantly improve the model performance in terms of AOD and concentrations. Assimilation of lidar measurements: the backscatter signal, the extinction and backscatter coefficients, also showed an efficient influence on the vertical profiles.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (248 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 210-231

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 TOU3 0293
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