Thèse soutenue

Changements du rayonnement solaire ultraviolet (UV) de surface liés aux changements des conditions atmosphériques au-dessus de l'Afrique du Sud
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Auteur / Autrice : David Jean Du Preez
Direction : Hassan BenchérifCaradee Wright
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique de l'atmosphère
Date : Soutenance le 29/06/2021
Etablissement(s) : La Réunion en cotutelle avec University of Pretoria
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'atmosphère et cyclones (Saint-Denis, Réunion)
Jury : Président / Présidente : Serena Coetzee
Examinateurs / Examinatrices : Thando Ndarana, Alkiviadis F. Bais
Rapporteurs / Rapporteuses : Sivakumar Venkataraman

Mots clés

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Résumé

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Le rayonnement solaire ultraviolet (UVR) qui atteint la surface de la Terre varie en raison des changements des paramètres atmosphériques tels que la couverture nuageuse, l'ozone ou les concentrations d'aérosols. L'exposition personnelle excessive à des rayons ultraviolets solaires a des incidences importantes sur la santé de la population humaine, notamment le développement de cancers de la peau et de certaines cataractes. Les recherches présentées dans cette thèse visaient à quantifier les effets des aérosols et de l'ozone sur les UV de surface, ainsi qu'à estimer le risque de cancer des kératinocytes posé au public en raison de l'exposition aux UV solaires. L'ozone stratosphérique est le constituant atmosphérique le plus important pour l'absorption des rayons ultraviolets solaires entrants. Il a été démontré que la formation annuelle du trou d'ozone antarctique affecte les niveaux d'ozone stratosphérique dans l'hémisphère sud et entraîne une augmentation des rayons UV à la surface en raison du passage du vortex polaire au printemps et en été austral.L'effet radiatif des aérosols des éruptions volcaniques et de brulage de la biomasse peut affecter de manière significative les niveaux du rayonnement solaire UV de surface. Les effets des éruptions volcaniques et du brulage de la biomasse ne se limitent pas aux régions sources, mais peuvent être observés à des milliers de kilomètres.En examinant les événements de faible niveau d’ozone survenus au printemps et en été à Cape Point en Afrique du Sud, les origines des masses d’air pauvre en ozone ont été déterminées à l’aide d’un modèle de transport dynamique. Les origines des masses d'air pauvres en ozone à Cape Point provenaient principalement des régions subtropicales de la basse stratosphère (435 K - 485 K) et rarement du vortex polaire dans la haute stratosphère (600 K). De plus, ces événements à faible abondance en ozone ont contribué à une augmentation des rayons UV de surface par ciel clair.L'étude de l'effet des aérosols provenant d'une éruption volcanique et de brulage de la biomasse a indiqué que les éruptions volcaniques peuvent augmenter la charge en aérosols aussi bien à la source qu’au-dessus de sites secondaire éloignés. La combinaison des observations et d’un modèle de transport ont montré que l'augmentation de la charge en aérosol résulte de dispersion et transport large échelle des panaches. À l'aide d'un modèle de transfert radiatif, l'effet radiatif des aérosols et de l'ozone troposphérique durant la saison des feux en Afrique australe a été analysé et quantifié. Les aérosols pendant la saison des feux ont un effet radiatif plus important que celui de l'ozone troposphérique. Comparé aux conditions de fond,l'ozone troposphérique représentait des changements inférieurs à 1% de l’UV de surface, alors que les aérosols représentaient des changements allant jusqu'à 14%. À l'aide d'une nouvelle méthode d'évaluation des risques, le risque de cancer des kératinocytes de scénarios hypothétiques de travailleurs en intérieur et en plein air du Cap a été évalué pour des individus de différents phototypes. L'évaluation a révélé que les travailleurs en extérieur sont les plus exposés, en particulier ceux qui avaient des types de peau plus clairs.En utilisant une nouvelle méthode pour développer un « facteur de pondération »,une évaluation des risques de carcinome basocellulaire (BCC) et de carcinome épidermoïde (SCC) a été réalisée pour des individus de différents phototypes de peau. L'évaluation des risques a utilisé des scénarios hypothétiques d'un travailleur à l'intérieur et à l'extérieur, dans la région du Cap. L'évaluation a révélé qu'un travailleur en plein air était plus à risque de BCC et de SCC, en particulier ceux qui avaient la peau plus claire. Après avoir démontré comment les modifications des paramètres peuvent affecter les rayons UV de surface et le risque de cancer des kératinocytes pour les deux groupes d’individus, il est important de surveiller les ...