Assimilation de mesures chimiques d'ozone au niveau de la tropopause dans un modèle de chimie-transport global

Assimilation of ozone observations near the tropopause in a global chemical-transport model

• Auteur / Autrice : Marie-Laure Cathala
• Direction : Daniel Cariolle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et chimie de l'atmosphère
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Troposphère

Ozone

Biosphère

Mots clés libres

Assimilation de données

Chimie atmosphérique

Ozone

Tropopause

Latitude équivalente

Observations MOZAIC

Sondes Shadoz

Rayon d'influence

Résumé

La région de la tropopause est particulièrement importante du point de vue de la dynamique et de la composition chimique de l'atmosphère car elle est le siège d'échanges entre deux milieux très différents, la troposphère et la stratosphère. De forts gradients verticaux rendent toutefois sa représentation difficile dans les modèles numériques de chimie et de transport. L'objectif de cette thèse est de contraindre les simulations numériques à l'aide d'observations de manière à obtenir une meilleure représentation du champ d'ozone dans cette région, qui puisse servir de base pour des études phénoménologiques. Le modèle utilisé est le modèle de chimie-transport d'échelle globale MOCAGE de Météo-France. Les observations proviennent du programme européen MOZAIC, qui équipe depuis 1993 des avions de ligne commerciaux de capteurs d'ozone, de vapeur d'eau et d'autres composants minoritaires, et dont l'intérêt est de se situer au niveau de la tropopause. Notre étude a montré que le principal défaut du modèle sans assimilation est une tendance à lisser progressivement le gradient vertical d'ozone à la tropopause, et que l'assimilation a pour effet de corriger ce défaut : elle renforce ce gradient par un ajout d'ozone dans la basse stratosphère et une baisse d'ozone dans la haute troposphère. Plusieurs techniques d'assimilation ont été développées et ont été comparées ; les meilleurs résultats correspondent à une assimilation dans un système de coordonnées épousant le flux. . .

The tropopause has an important role in atmospheric dynamics and chemical composition which is due to exchanges which take place between two very different regions: troposphere and stratosphere. Strong vertical gradients take place in this region making its representation by numerical chemical-transport models difficult. The aim of this work is to force the numerical simulations with observations in order to obtain a better representation of the ozone fields in this region, in order to make phenomenological studies more realistic. The global scale chemical-transport model used for this purpose is MOCAGE which has been developed in Météo-France. Observations come from the MOZAIC european program, and include measurements of ozone, water vapour and other minor constituents obtained from instruments mounted on commercial aircraft since 1993. . .