Thèse soutenue

Évolution de la colonne totale d'ozone à deux stations tropicales : observations et modélisation

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Auteur / Autrice : Aymen Frihi
Direction : Slimane BekkiAndrea Pazmiño
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique de l'atmosphère
Date : Soutenance le 09/11/2018
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Atmosphères, observations spatiales (Guyancourt, Yvelines ; 2009-....)
Jury : Président / Présidente : François Ravetta
Examinateurs / Examinatrices : Valéry Catoire, Jean-Pierre Pommereau, Virginie Marecal
Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Ricaud, Daniel Cariolle

Résumé

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Alors que les tropiques couvrent une grande partie du globe, peu de données d’observations d’ozone sur le long terme existent dans cette région. En outre, les tropiques sont les régions où la majeure partie de l'ozone stratosphérique est formée. En effet, la région tropicale est le principal point d'entrée des espèces chimiques troposphériques et de la vapeur d'eau dans la stratosphère, redistribuées par la suite aux moyennes latitudes par la circulation de Brewer-Dobson. Le suivi de l'évolution de la couche d'ozone dans ces régions est basé sur des observations (satellitaires, au sol et instruments embarqués sur ballons). Ce suivi permet la quantification de la variabilité et les tendances de l'ozone stratosphérique dans le but de comprendre les changements passés et valider les modèles utilisés pour prédire l'évolution de l'ozone dans ces régions. Dans cette optique, le travail de cette thèse se divise en deux parties : tout d’abord, l’analyse et la comparaison entre les données du spectromètre UV-Visible SAOZ et celles de 10 instruments satellitaires aux tropiques au-dessus des stations de Bauru (22.18S, 49.06O) au Brésil et de La Réunion (21.11S, 55.53E) dans l’Océan Indien. Les colonnes d’ozone montrent un biais moyen négatif (-0.84%) entre les colonnes satellites et SAOZ (SAT-SAOZ) à Bauru contrairement à La Réunion (0.75%), où le biais est positif. De plus on observe une augmentation de ce biais à partir de 2004 à Bauru de -1.78%/décennie, moins importante à la Réunion (-0.8%/ décennie). L’étude de cette dérive a montré que cette dernière est corrélée à un soulèvement du profil vertical d’ozone aux latitudes équatoriales caractérisé par une dérive de latitude équivalente de la station de Bauru, non prise en compte dans le calcul de facteur de masse d’air (AMF) utilisé pour convertir les colonnes obliques mesurées par SAOZ en colonnes verticales (TOC). Par la suite, la capacité de 9 modèles de chimie-climat issus du projet CCMI à reproduire les colonnes observées, ses variations et les forçages externes sur la variabilité a été évaluée en comparant les simulations à celles de SAOZ et de la moyenne des satellites aux deux stations. Les modèles montrent une bonne restitution de la variabilité de la colonne d’ozone avec cependant une surestimation de 3% aux deux stations par rapport aux observations. L’analyse des forçages montre une contribution dominée par la QBO (~40%), suivie de l’ENSO (~20%), de l’activité solaire (~20%), de la dérive de latitude équivalente >10% à Bauru et <10% à La Réunion et plus faible pour les aérosols (<10%) en cohérence avec les observations.