Composition du jury

Hervé LE TREUT – Président du jury
Gilles BERGAMETTI – Rapporteur
Robert ROSSET – Rapporteur
Olivier BOUCHER – Examinateur
Sasha MADRONICH – Examinateur
Robert VAUTARD – Directeur de Thèse
Christian ELICHEGARAY – Invité
Philippe LAMELOISE – Invité

Résumé

La modélisation des aérosols constitue un enjeu majeur dans la compréhension des processus d’émissions et d’évolution des particules dans l’atmosphère. Cependant les paramétrisations utilisées dans les modèles d’aérosols actuels comportent encore de nombreuses incertitudes.
Ce travail de thèse a ainsi été motivé à la fois par ce besoin de mieux connaître les faiblesses des outils de modélisation des aérosols et la nécessité de disposer de nouvelles méthodes de validation pour permettre une évaluation tridimensionnelle des modèles. Les études ont été conduites à l’aide du modèle de chimie-transport CHIMERE, qui permet de simuler les concentrations et les caractéristiques physico-chimiques des aérosols de pollution à l’échelle européenne et en Ile-de-France. L’approche de validation utilisée est basée sur la complémentarité des mesures réalisées au sol par les réseaux de surveillance, de celles acquises durant la campagne ESQUIF, des mesures lidar et photométriques et des observations satellitaires. La confrontation entre les observations et les simulations a permis d’une part l’identification et la réduction des erreurs de modélisation, et d’autre part la caractérisation des propriétés des aérosols au voisinage d’une agglomération urbaine.
Tout d’abord, l’évaluation statistique des erreurs de modélisation en surface a mis en évidence une compensation d’erreurs entre des concentrations de fond d’aérosols sous-estimées et des concentrations en zone urbaine surestimées, résultant d’une trop faible diffusion verticale et de trop fortes émissions. Cette validation à l’échelle urbaine a été complétée par une étude détaillée de la chimie de l’aérosol dans le cadre de la campagne ESQUIF, montrant la capacité du modèle à simuler correctement la fraction relative des différents composés de l’aérosol, à l’exception des aérosols organiques secondaires et des nitrates du mode grossier, responsables de la masse manquante en été. Des améliorations ont été apportées en prenant en compte dans le modèle la formation hétérogène des nitrates sur les poussières minérales. Enfin, l’utilisation des données de télédétection active (lidar) et passive (photomètre et radiomètre) pour la validation tridimensionnelle du module d’aérosol a montré que le modèle reproduisait de façon réaliste la distribution verticale des aérosols. Cependant, les paramétrisations actuelles se sont révélées insuffisantes pour reproduire les événements sporadiques tels que le transport longue distance de poussières désertiques et d’aérosols issus des feux de biomasse. Dans le cas des données satellites, l’étude nous a incité à une grande prudence quant à leur interprétation et à leur utilisation dans le cadre de l’étude de la pollution urbaine.