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Méthodes innovantes pour la restitution des altitudes de panaches de CO à partir de données satellitaires dans l’infrarouge

par Lecomte, Gilles
Président du jury Visart de Bocarmé, Thierry
Promoteur Coheur, Pierre
Co-Promoteur Clarisse, Lieven
Publication Non publié, 2025-02-24

Thèse de doctorat

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Résumé :

Les feux de biomasse existent naturellement depuis près de 400 millions d'années et l'apparition de la végétation. Ces évènements, pouvant apparaitre naturellement ou par la main de l'homme, apparaissent dans tous les types de végétations et toutes les régions du globe. Cependant, le réchauffement climatique entraîne une augmentation de la fréquence et la taille de ces évènements. Les phénomènes de feux relâchent dans l'atmosphère de grandes quantités de gaz et aérosols, ayant un fort impact sur le climat, l'environnement et la santé humaine. L'importance de ces évènements justifie un suivi accru et le développement de modèles de prévision et transport des panaches (masse d'air riche en espèces chimiques émises par le feu). Parmi les nombreux paramètres nécessaires à l'initialisation de ces modèles, l'altitude du panache est particulièrement importante, et ceux-ci soufrent actuellement du manque de données de qualité à ce sujet, qu'elles soient mesurées ou calculées. L'objectif de cette thèse est de fournir l'altitude de panaches de feux de végétation à partir des mesures du sondeur infrarouge IASI: la couverture globale deux fois par jour de l'instrument en permettrait un suivi journalier efficace. De plus, la série temporelle de IASI, s'étendant depuis 2006, permettrait d'établir des climatologies de distributions globales, offrant une vue d'ensemble de leurs variations géographiques et temporelles et permettant ainsi d'enrichir la compréhension des dynamiques atmosphériques régionale et globale. Pour ce faire, nous avons développé trois méthodes permettant de restituer l'altitude d'un panache de CO, gaz largement émis lors de feux de végétation. Deux d'entre elles, basées sur la méthode dite de l'estimation optimale, ne montrent un accord correct avec la référence que pour des panaches sous les 10 km d'altitude. Néanmoins, elles ont permis de mettre en lumière le fait que FORLI, algorithme existant fournissant les colonnes totales de CO, surestime celles-ci au-dessus de panaches d'évènements importants. La troisième méthode, basée sur les HRI, présente un très bon accord avec la référence pour les deux évènements étudiés que sont les feux d'Australie fin 2019/début 2020 et de Californie 2020. La référence, bien que reconnue de manière unanime par la communauté pour sa qualité, ne dispose d'une couverture spatiale qu'extrêmement réduite. Devant ces résultats encourageants, la méthode a été appliquée à l'entièreté de la série temporelle IASI, fournissant pour la première fois à notre connaissance des altitudes de panaches de CO sur plus de 15 ans. Ces données ont été confrontées à la référence de manière statistique, présentant un excellent accord avec celle-ci. Elles ont également été utilisées pour établir des climatologies mensuelles, montrant divers phénomènes météorologies renseignés dans la littérature, et restituant également l'altitude de panaches de pollution. Ces résultats démontrent la capacité de IASI à fournir ce paramètre crucial aux modèles de manière globale et journalière.