Analyse du profil vertical de l'ozone dans la basse troposphère à Paris

par Amélie Klein

Thèse de doctorat en Sciences physiques et chimiques de l'atmosphère

Sous la direction de François Ravetta et de Jennie L. Thomas.

Le président du jury était Sébastien Payan.

Le jury était composé de Hervé Delbarre, Jochen Stutz.

Les rapporteurs étaient Céline Mari, Didier Voisin.


  • Résumé

    Les mesures de l'ozone en surface ne sont pas suffisantes pour comprendre les mécanismes de formation de l'ozone dans la partie basse de la troposphère. Au cours de cette thèse, nous avons utilisé les instruments de la station QUALAIR, située à Paris, qui permettent d'obtenir des mesures de profils verticaux d'ozone ainsi que des mesures de dynamique atmosphérique et de colonnes intégrées de NO2 sur les premiers kilomètres de l'atmosphère. Une première approche statistique, à partir de quatre années de mesures consécutives de LIDAR ozone (2011-2014), a permis de comprendre les mécanismes responsables du gradient vertical et de la variabilité saisonnière de l'ozone à Paris. Afin de mieux évaluer l'influence du transport sur la variabilité spatio-temporelle de l'ozone, un deuxième travail a consisté à étudier les résultats d'une campagne instrumentale, organisée à Paris, et durant laquelle des mesures en continu d'ozone, de champs de vent et de turbulence dans la couche limite atmosphérique ont été réalisées. Ce travail a permis d'étudier l'impact de la réincorporation de la couche résiduelle sur l'évolution de l'ozone en surface à l'échelle locale. De plus, un modèle lagrangien de dispersion de particules (FLEXPART-WRF) a été utilisé afin d'évaluer l'impact du transport nocturne d'une couche appauvrie en ozone sur la variabilité de l'ozone en surface à l'échelle régionale. Enfin, le développement d'un modèle de chimie-transport à une dimension (PACT 1D) a permis de quantifier l'influence du transport vertical et de la chimie sur l'évolution de l'ozone dans la couche limite au cours de la journée.

  • Titre traduit

    Analysis of the vertical profile of ozone in the lower troposphere over Paris


  • Résumé

    Surface ozone measurements are not sufficient to understand the mechanisms of ozone formation in the lower troposphere. In this study, we have used instruments from the QUALAIR station, located in Paris center, that can measure vertical profiles of ozone, atmospheric dynamics parameters, and integrated contents of NO2 in the lowermost troposphere. First, a statistical analysis, using four years of ground based ozone LIDAR measurements (2011-2014), is done to understand the mechanisms responsible for the vertical gradient and the seasonal cycle of ozone in Paris. Then, in order to better assess the influence of transport on the spatial and temporal evolution of ozone, we focus on the results obtained from an instrumental campaign, organized in Paris, and during which continuous measurements of ozone, wind and turbulence in the atmospheric boundary layer were performed. The results show the impact of the entrainment of the residual layer into the mixed layer on the surface ozone variability in the morning at the local scale. A Lagrangian particle dispersion model (FLEXPART-WRF) is used to better assess the impact of the nocturnal transport of a clean ozone layer via nocturnal low level jets from Paris on the surface ozone evolution at the regional scale. Finally, a one dimensional chemical transport model (PACT 1D) is used to quantify the influence of vertical transport versus photochemistry on the evolution of boundary layer ozone during daytime.


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