par Hermans, Manon 
Président du jury Evano, Gwilherm
Promoteur Coheur, Pierre
Co-Promoteur Clarisse, Lieven
Publication Non publié, 2024-06-04
Président du jury Evano, Gwilherm
Promoteur Coheur, Pierre
Co-Promoteur Clarisse, Lieven
Publication Non publié, 2024-06-04
Mémoire
| Résumé : | Depuis sa découverte au-dessus de l’Antarctique en 1985, le trou d’ozone constitue l’une des problématiques environnementales les plus importantes. Les mécanismes menant au développement du trou d’ozone lors du printemps austral sont aujourd’hui connus et mettent en évidence l’importance des nuages stratosphériques polaires (PSC - Polar Stratospheric Clouds). Leur rôle est double : ils sont responsables de l’activation des espèces chlorées, qui réagissent avec l’ozone, et de la dénitrification de la stratosphère, qui empêche la neutralisation de ces espèces actives. Les PSC sont constitués d’acide nitrique, d’acide sulfurique et d’eau, et n’existent qu’à des températures très froides. Ils se forment pendant l’hiver au sein du vortex polaire à des altitudes comprises entre 15 et 25 km (basse stratosphère). Les observations de PSC sont indispensables pour caractériser leur impact sur le trou d’ozone (abondance, formation, localisation...) et, ainsi, pour mieux les représenter dans les modèles utilisés pour prédire l’évolution du trou d’ozone sur le long terme. Les détections des PSC sont actuellement possibles grâce à des instruments au sol et à quelques instruments embarqués, opérant principalement en visée tangentielle. Celles-ci souffrent cependant d’une couverture spatiale limitée. L’objectif central de ce mémoire est de réaliser les premières détections de PSC avec le sondeur IASI à bord des plateformes satellites MetOp. Cet instrument opérant au nadir (c’est-à-dire qu’il est pointé vers la surface de la Terre) est un spectromètre à haute résolution mesurant des spectres atmosphériques dans la gamme de l’infrarouge, de jour comme de nuit, et, contrairement aux autres sondeurs exploités pour les PSC, il offre une couverture importante des pôles au moins deux fois par jour. Nous nous sommes concentrés dans ce travail exploratoire sur les PSC de type Ia, constitués de particules d’acide nitrique trihydraté (NAT), parce qu’ils sont les plus abondants et parce que ces particules présentent une signature spectrale prononcée dans l’infrarouge. Nous développons une méthode de détection basée sur le calcul d’indices de radiance hyperspectraux (HRI) pour les spectres mesurés par IASI au niveau du pôle Sud (latitudes inférieures à -50°). Nous apportons dans ce mémoire les premières détections des signatures spectrales des PSC de type Ia dans des mesures du sondeur IASI, individuelles ou moyennées. L’exploitation de l’ensemble des observations de IASI entre 2008 et 2023 nous permet ensuite de fournir les premières cartographies et les premières séries temporelles des PSC de type Ia pour un sondeur passif au nadir. Nous les analysons en parallèle avec celles de l’acide nitrique(HNO3) et des températures dans la basse stratosphère, et démontrons la cohérence de cet ensemble de mesures par rapport aux mécanismes physico-chimiques en jeu dans la stratosphère antarctique. Une anticorrélation marquée entre la détection des PSC et l’abondance du HNO3 (ou la température) est en particulier mise en évidence pour les mois d’hiver. La variabilité interannuelle est également brièvement investiguée. Nous proposons finalement une première approche pour restituer les abondances de NAT. Nous montrons que le traitement adéquat du contraste thermique permet d’obtenir des distributions de concentrations plus cohérentes sur l’entièreté du continent antarctique. |
