Contenu et variabilité des aérosols de la stratosphère : impact des éruptions volcaniques sur la période 2013-2019

Content and variability of stratospheric aerosols : impact of 2013-2019 volcanic eruptions

• Auteur / Autrice : Mariam Tidiga
• Direction : Gwenaël Berthet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'Univers
• Date : Soutenance le 13/12/2021
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique et chimie de l'environnement et de l'espace (Orléans ; 2012-...)
• Jury : Président / Présidente : Valéry Catoire
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Rairoux, Slimane Bekki, Fabrice Jégou, Solène Turquety, Jean-Paul Vernier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Rairoux, Slimane Bekki

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ozone atmosphérique

Modèles mathématiques

Effets des éruptions volcaniques

Météorologie

Environnement

Volcanisme

Chimie de la troposphère

Stratosphère -- Pollution

Régions tropicales

Aérosols atmosphériques

Mots clés libres

Basse stratosphère

Haute troposphère

Chimie de l'ozone

Lower Stratosphere

Upper Troposphere

Ozone chemistry

Résumé

Les grandes éruptions volcaniques affectent le climat en injectant du dioxyde de soufre gazeux dans la stratosphère qui se transforme en aérosols sulfatés. Ces aérosols ont le pouvoir de réchauffer la stratosphère entraînant un refroidissement de la troposphère en réfléchissant le rayonnement solaire. Depuis l’éruption du Pinatubo en 1991, qui a entraîné un refroidissement global de 0,4◦C, les observations ont montré que la stratosphère a été régulièrement impactée par des éruptions volcaniques de magnitude modérée à l’échelle de l’hémisphère, mais que ces événements ont été moins bien documentés dans les tropiques. Des simulations par le modèle global WACCM-CARMA incluant les cycles chimiques et microphysiques du soufre, ont été effectuées durant nos travaux de thèse pour étudier la variabilité de la teneur en aérosols stratosphériques dans les tropiques sur la période 2013-2019. Il ressort des simulations que les événements volcaniques de la période (Kelud, Calbuco, Ambae, Raikoke et Ulawun) ont influencé de manière significative la couche d’aérosols dans les tropiques, soit par injection directe, soit par transport depuis des latitudes éloignées.

Large volcanic eruptions affect the climate by injecting sulphur dioxide gas into the stratosphere which is converted to sulphate aerosols. These aerosols have the power to warm the stratosphere, cooling the troposphere by reflecting solar radiation. Since the Pinatubo eruption in 1991, which resulted in a global cooling of 0.4◦C, observations have shown that the stratosphere has been regularly impacted by volcanic eruptions of moderate magnitude on a hemispheric scale, but that these events have been less well documented in the tropics. During our research, we carried out simulations by the global model WACCM-CARMA, including chemical and microphysical cycles of Sulphur to study the variability of stratospheric aerosol content in the tropics over the period 2013-2019. The simulations show that the volcanic events of the period (Kelud, Calbuco, Ambae, Raikoke and Ulawun) have significantly influenced the aerosol layer in the tropics, either by direct injection or by transport from distant latitudes.