Variabilité spatiale et temporelle des aérosols vue par le système mobile MAMS

Aerosol spatial and temporal variability as seen by Mobile Aerosol Monitoring System (MAMS)

• Auteur / Autrice : Ioana Elisabeta Popovici
• Direction : Philippe Goloub, Stéphane Victori
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Milieux dilués et optique fondamentale
• Date : Soutenance le 18/12/2018
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Optique Atmosphérique (LOA)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : CIMEL Electronique

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photométrie

Lidar

Air -- Qualité

Évaluation

Observations

Aérosols atmosphériques

Mots clés libres

Système mobile d’observation

Variabilité spatiale

Profils de concentration

Résumé

Les aérosols sont une composante variable de l'atmosphère, ayant un rôle important et complexe sur la qualité de l'air et le climat. La plupart des observations d'aérosols au sol sont limitées à des emplacements fixes, ce qui réduit la connaissance sur leur variabilité spatiale. Afin de compléter cette information, un système mobile d’observation des aérosols (MAMS - Mobile Aerosol Monitoring System) a été mis au point pour explorer la variabilité verticale et spatiale des propriétés optiques et microphysiques des aérosols. MAMS est un « laboratoire » conçu sur un véhicule, se distinguant des autres plateformes transportables par sa capacité à effectuer des mesures au cours du mouvement. Equipé d'instruments de télédétection et in situ, MAMS a exploré la variabilité des aérosols au travers de campagnes mobiles sur routes dans diverses situations. Ce travail présente les études de variabilité et des événements remarquables observés en France et en Chine. L’une des variables aérosols recherchée est leur concentration massique et leur distribution verticale. Ce défi est relevé dans ce travail. Le système mobile offre une grande flexibilité, et un bon rapport coût-efficacité, car il permet de réagir rapidement en cas d’événements aérosols soudains, tels que des épisodes de pollution, poussières, incendies ou éruptions volcaniques, démontrant son utilité pour les réseaux d’observation recherche et opérationnels. Les applications de la plateforme d'exploration mobile pour les activités de validation des missions spatiales d’observation de la Terre et de l’atmosphère, pour l’évaluation des modèles et les campagnes d’intercomparaison d’instruments sont présentées. Des nouvelles perspectives, tant au niveau instrumental que méthodologique, sont introduites, laissant la place à des améliorations dans les observations mobiles des aérosols.

Aerosols are a variable component of the atmosphere, having an important and complex role on air quality and climate. Most of the ground-based aerosol observations are limited to fixed locations, narrowing the knowledge on their spatial variability. In order to overcome this issue, a compact Mobile Aerosol Monitoring System (MAMS) has been developed to explore the vertical and spatial variability of aerosol optical and microphysical properties. MAMS is a vehicle-based laboratory, distinguished by other transportable platforms through its ability to perform measurements during the movement. Equipped with remote sensing and in situ instruments, MAMS explored the aerosol variability through mobile on-road campaigns in various situations. This work presents variability studies and remarkable events observed both in France and in China. One of the researched aerosol variables is their mass concentration and vertical distribution. This challenge is taken up in this work. The mobile system presents a great flexibility and is cost-effective, being able to respond quickly in case of sudden aerosol events such as pollution episodes, dust, fire or volcano outbreaks, proving to be a useful platform for aerosol observation and operational networks. Applications of the mobile exploratory platform for validation activities of space missions observing the Earth and the atmosphere, for models’ evaluation and for instrument intercomparison campaigns are presented. New perspectives, both on instrumental and methodology levels are introduced, leaving place for improvements in the mobile aerosol observations.