Observation par GOMOS/ENVISAT de l’ozone dans la stratosphère tropicale : validation par le réseau SHADOZ, climatologie et variabilité

Observation of ozone from GOMOS/ENVISAT in the tropical stratosphere : validation with SHADOZ, climatology and variability

• Auteur / Autrice : Nahoudha Mzé
• Direction : Hassan Benchérif, Alain Hauchecorne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de l’atmosphère
• Date : Soutenance le 09/12/2011
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion ; 2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'atmosphère et cyclones (Saint-Denis, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Jean Diatta
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Portafaix
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Michel Van Roozendael, Slimane Bekki

Mots clés

Mots clés contrôlés

Climatologie -- Recherche

Physique de l'atmosphère

Modèles mathématiques

Stratosphère

Ozone

Mots clés libres

Ozone

Stratosphère

Tropiques

Satellite

Tendances

Transport isentropique

Filament

Observations

Modélisation

Ozone

Stratosphère

Tropics

Satellite

Trends

Isentropic transport

Filament

Observations

Model

Résumé

Le travail présenté dans ce manuscrit est consacré à l’analyse et à l’interprétation des observations au-dessus des tropiques de l’instrument à occultation stellaire GOMOS embarqué sur ENVISAT. On se focalise essentiellement sur les données d’O3 GOMOS de niveau 2 issues du processeur GOPR 6.0cf (et IPF 5.00) entre Août 2002 et Décembre 2008. Une validation des observations GOMOS a été menée et un accord satisfaisant est observé entre GOMOS et SHADOZ de 21 km à 30 km. Pour les régions tropicales, il est recommandé d’utiliser les mesures GOMOS avec précaution pour les altitudes inferieures à ~21 km. De plus, l’estimation de l’altitude des profils GOMOS est fiable. Les différences relatives calculées entre les profils coïncidents GOMOS et SHADOZ sont indépendantes des variables spatio-temporelles. On étudie également la stabilité des mesures GOMOS. Un cas d’étude singulier de transport isentropique du vortex polaire en Antarctique vers les subtropiques montre qu’on peut étudier des structures et des variations des concentrations de l’ozone, à partir des observations GOMOS. Nos résultats montrent que l’augmentation d’ozone observée dans la basse stratosphère subtropicale est liée à un filament polaire. Celui-ci se produit durant la phase de destruction d’ozone et provient de la périphérie et non pas du cœur du vortex. Enfin, en analysant les corrélations entre les observations du spectomètre GOMOS et les simulations du modèle à haute résolution MIMOSA, nous avons établi une première base pour extraire des champs d’ozone du modèle.

The work presented in this manuscript is devoted to the analysis and the interpretation ofobservations in the tropics from the stellar occultation instrument GOMOS on board ENVISAT. We mainly focus on O3 datasets from GOMOS level 2 data processing, version GOPR 6.0cf (and IPF 5.0) between August 2002 and December 2008. A validation study was performed and a satisfactory agreement was observed between GOMOS and SHADOZ in the 21-30 km altitude range. We recommend using GOMOS measurements with caution below 21 km in the tropics. Furthermore, the altitude registration of the GOMOS profiles is accurate. The O3 differences between GOMOS and SHADOZ do not depend on the spatial and temporal coincidence criteria. We also evaluate the stability of GOMOS measurements. A singular isentropic transport event from the Antarctic polar vortex to the subtropics shows the ability of GOMOS to capture and to reproduce ozone structures. Our results illustrate that the ozone enhancement observed in the subtropical lower stratosphere is linked to a polar filament. It originates from the vortex edge region rather than the vortex core during ozone depletion. Finally, analyzing correlations between GOMOS observations and simulations from the high-resolution model MIMOSA, we established a first basis to extract ozone fields from the model.