Composition du jury

M. François-Marie Bréon (Examinateur)
M. Alain Chédin (Directeur de thèse)
M. Philippe Ciais (Examinateur)
M. Emanuel Gloor (Rapporteur)
M. Stéphane Jacquemoud (Examinateur)
M. Patrick Monfray (Rapporteur)

Résumé

La compréhension approfondie du fonctionnement des sources et des puits du dioxyde de carbone (CO2) à la surface, qui s’avère déterminante pour modéliser efficacement l’évolution future de la concentration du CO2 dans l’atmosphère, est actuellement très limitée par le mauvais échantillonnage spatio-temporel du réseau d’observation en surface. L’observation spatiale, en particulier par l’intermédiaire des sondeurs verticaux, devrait permettre d’apporter une réponse satisfaisante à ce problème.
Dans cette thèse, nous présentons l’estimation de la distribution du CO2 dans l’atmosphère à partir des observations réalisées par les instruments infrarouges AIRS (2378 canaux) et micro-ondes AMSU (15 canaux) embarqués sur le satellite Aqua lancé par la NASA en Mai 2002. Ce travail représente l’une des premières utilisations de ces instruments de seconde génération. Tirant parti de la très grande résolution spectrale de AIRS, un jeu de canaux présentant des caractéristiques optimales pour l’estimation de différents gaz à effet de serre a été mis au point. Des tests de détection des nuages ont été développés afin de pouvoir travailler en ciel clair.
A l’aide d’une méthode d’estimation non linéaire faisant appel à des réseaux de neurones, sept mois d’observations (Avril-Octobre 2003) ont été inversés en rapport de mélange du CO2 dans la troposphère (5-15 km) dans la région tropicale [20°S ; 20°N], de nuit, à une résolution de 15°´15°. La précision estimée de la méthode est de l’ordre de 2,5 ppmv (0,7 %). Des mesures in situ aéroportées, effectuées à une altitude comprise dans la zone de pression vue par les canaux AIRS et AMSU, ainsi que des mesures réalisées dans certaines stations ont permis de montrer la pertinence des estimations dont les variations saisonnières et latitudinales s’accordent remarquablement bien avec les observations in situ. Les variations spatiales estimées ont mis en évidence des comportements latitudinaux et longitudinaux du CO2 assez marqués dont plusieurs ont pu être reliés soit à des phénomènes naturels connus du CO2 atmosphérique, soit au transport de la pollution continentale ou des émissions de feux de biomasse.