Evolution de l'ozone stratosphérique dans les régions de moyenne latitude en liaison avec la variation de l'abondance des composés halogénés

Evolution of stratospheric ozone in the mid-latitudes in connection with the abundances of halogen compounds

• Auteur / Autrice : Prijitha Gopalapillai
• Direction : Sophie Godin-Beekmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie de l'atmosphère
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Halogènes -- Composés

Couche d'ozone

Résumé

Cette thèse a pour objet l'étude de l'évolution à long terme de l'ozone stratosphérique en liaison avec la variation de l'abondance des composés halogénés dans la moyenne atmosphère. Dans ce but, les longues séries de mesures sol et satellitaires de la distribution verticale d'ozone sont évaluées dans six stations pour déterminer les biais et dérives éventuelles entre les mesures. Les tendances d'ozone stratosphérique sont évaluées dans deux stations utilisant EESC et deux fonctions linéaires avec changement de pente en 1997. L'étude de tendance est effectuée pour les mesures du contenu intégré d'ozone dans les deux stations et les mesures de distribution verticale à l'OHP. L'étude utilise les mesures sol d'ozone obtenues par lidar, Umkehr, ozonosondage, Dobson, SAOZ, SBUV(/2), SAGE II, HALOE, UARS and Aura MLS et GOMOS. Tout d'abord une étude de la sensibilité des mesures lidar aux sections efficaces d'ozone utilisées. La différence relative d'ozone obtenue à partir des mesures restituées à l'aide de différents jeux de données de section efficace reconnues par les instances internationales, est inférieure à±1% entre 10 et 35km à toutes les latitudes et 1. 7% aux tropiques et un minimum de 1. 4% aux hautes latitudes au dessus de 35 km. La stabilité des différentes séries de mesures satellitaires et sol de la distribution verticale d'ozone est évaluée à partir de la comparaison avec les mesures lidar. Le meilleur accord (±3%}) entre les mesures est obtenu entre 20 et 40km et la dérive entre les différentes mesures est inférieure à ±0. 3%/yr. A l'OHP, les tendances de la distribution verticale d'ozone sont calculées à partir des mesures obtenues par différentes techniques de mesures, sol et satellitaires. L'estimation des tendances calculées à partir des mesures de contenu intégré d'ozone fournit des valeurs de l'ordre de -1. 4±0. 29DU/yr) et 0. 55±0. 29DU/yr respectivement avant et après 1997. Concernant la distribution verticale d'ozone, les tendances calculées à l'OHP montrent des valeurs maximales en valeur absolue de l'ordre de -0. 5±0. 1%/yr entre 16 et 22km et de -0. 8±0. 2%/yr entre 38 et 45km avant 1997. Des tendances positives significatives (0. 2±0. 05 – 0. 3±0. 1%/yr) sont évaluées entre 15 et 45km après 1996. Ainsi la QBO, la NAO et le flux de chaleur turbulent expliquent environ 80% de l'importante anomalie positive de 25 - 30DU mesurée entre février et avril 2010.

This thesis addresses the issue of long-term evolution of stratospheric ozone in relation to the halogen loading. To that aim, long-term records of satellite and ground-based (GB) ozone profile measurements at six lidar stations, of the NDACC, are examined to find the bias and drift in the measurements. Stratospheric ozone trends are then estimated from ozone profile and total column data using EESC time series and two linear trend functions (before and after 1997) called as PWLTs, to account for the change in trends of ODSs. Analysis uses GB data sets from lidar, Umkehr, ozonesondes and Dobson and SAOZ spectrometers, and satellite observations from SBUV(/2), SAGE II, HALOE, UARS and Aura MLS and GOMOS. A sensitivity analysis is performed to diagnose the effect of using different ozone absorption cross-section data sets on the retrieved lidar ozone profiles. Relative ozone differences computed using those cross-section are less than±1% from 10 to 35km at all latitudes and about 1. 7% in the tropics and a minimum of 1. 4% in the high latitudes above 35 km. Stability of various GB and satellite ozone profile time series is evaluated by comparing with the ozone lidar data for each station. Ozone profile measurement techniques show best agreement (±3%) with lidars in the 20--40km altitude range and the estimated drifts are less than±0. 3%/yr at all stations. Stratospheric ozone trends are estimated at MOHp using Dobson, and at OHP using Dobson, SAOZ and various GB and satellite ozone profiles. PWLTs computed from ozone column are about -1. 4±0. 29DU/yr and 0. 55±0. 29DU/yr before and after 1997, respectively. Vertical distribution of ozone trends based on PWLT model at OHP exhibit -0. 5±0. 1%/yr in 16--22km and -0. 8±0. 2%/yr in 38--45km before 1997. Significant positive trends (0. 2±0. 05 -- 0. 3±0. 1%/yr) are estimated in the 15--45km altitude region after 1996. The QBO, NAO and heat flux contribute about 20--26DU to the total ozone anomaly of 25--30DU in the winter/spring months in 2010. Therefore, this thesis presents some new and interesting results on the mid-latitude stratospheric ozone recovery.