Sécheresses et vagues de chaleur dans l'ouest méditerranéen, impact sur la pollution à l'ozone

Droughts and heatwaves in the Western Mediterranean, impact on ozone pollution

• Auteur / Autrice : Antoine Guion
• Direction : Solène Turquety
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du climat et de l'atmosphère
• Date : Soutenance le 25/02/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de météorologie dynamique (Palaiseau, Essonne ; 1968-....)
• Jury : Président / Présidente : François Ravetta
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Juliette Lathière, Samira Khodayar Pardo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Müller, Jean-Christophe Calvet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie de la troposphère

Plantes -- Effets du feu

Plantes -- Effets de l'ozone

Plantes -- Effets de la sécheresse

Interaction sol-atmosphère

Effets du climat

Biodiversité

Changements climatiques

Mots clés libres

Sécheresse

Vague de chaleur

Pollution à l'ozone

Interactions surface troposphère

Dépôt sec de gaz

Modélisation régionale

CHIMERE

ORCHIDEE

Drought

Heatwave

Ozone pollution

Résumé

Sécheresses et vagues de chaleur sont des événements extrêmes capables d’impacter à la fois la végétation et la chimie de l’atmosphère, notamment par l’intermédiaire d’interactions entre la surface et la troposphère. L’objectif de cette thèse est d’évaluer leurs effets sur la biomasse, l’activité des incendies et la pollution à l’ozone dans l’Ouest Méditerranéen. Cette étude se base principalement sur des modèles numériques régionaux de la surface terrestre (hydrologie et végétation) et de l'atmosphère (météorologie et chimie atmosphérique). En complément, plusieurs jeux de données d’observations in situ et satellitaires sont utilisés.Identifiant sécheresses et vagues de chaleur sur la période 1979-2016 (WRF-ORCHIDEE), j’ai mis en avant leur distribution spatiale et temporelle. Sur base d’observations (MODIS), j’ai démontré que le déclin de l’activité végétale (diminution de la biomasse) est principalement attribuable aux sécheresses alors que l’augmentation en intensité des incendies résulte d’une synergie entre sécheresses et canicules. Finalement, ces événements mènent tous deux à une augmentation de la concentration de surface en ozone incluant des pics de pollution simulés (CHIMERE) et observés (AQ e-Reporting). Ceci s’explique par une augmentation des émissions de précurseurs, une diminution du dépôt sec dans la canopée et des conditions météorologiques favorables.

Droughts and heatwaves are extreme events able to affect both vegetation and atmospheric chemistry, notably through surface-troposphere interactions. The objective of this thesis is to assess their effects on biomass, fire activity and ozone pollution in the western Mediterranean. This study is mainly based on regional numerical models of the land surface (hydrology and vegetation) and the atmosphere (meteorology and atmospheric chemistry). In addition, several datasets of in situ and satellite observations are used.Identifying droughts and heatwaves over the period 1979-2016 (WRF-ORCHIDEE), I highlighted their spatial and temporal distribution. Based on observations (MODIS), I demonstrated that the decline in vegetation activity (decrease in biomass) is mainly attributable to droughts, while the increase in fire intensity results from a synergy between droughts and heatwaves. Finally, these events both lead to an increase in surface ozone concentration including simulated (CHIMERE) and observed (AQ e-Reporting) pollution peaks. This is explained by an increase in precursor emissions, a decrease in dry deposition in the canopy and favourable meteorological conditions for photochemistry.