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CUESTA

Juan Cuesta

" Caractérisation des aérosols atmosphériques en Ile-de-France:
Contribution locale et Transport à longues distances "

devant le jury :

Patrick Chazette (rapporteur, LSCE)
Paolo Laj (rapporteur, LaMP)
Gilles Bergametti (examinateur, LISA)
Hervé Le Treut (examinateur, LMD)
Didier Tanré (examinateur, LOA)
Eduardo Quel (invité, CEILAP)
Pierre H. Flamant (directeur de thèse, LMD)


RESUME :

L'aérosol atmosphérique intervient directement dans un grand nombre de processus liés au
changement climatique et aux problèmes de santé publique, il modifie le bilan énergétique et
il détermine en partie la qualité de l'air que nous respirons. Dans mon travail de thèse, j'ai
choisi d'étudier la perturbation, sinon l'aggravation, des conditions de vie en Ile-de-France
associées à des épisodes d'aérosols transportés. Cette situation est assez fréquente et encore
mal connue. Bien que l'épaisseur optique totale visible (550 nm) due aux aérosols anthropiques
locaux est généralement faible, un apport externe même en faible quantité peut affecté de
manière significative le bilan radiatif et les conditions de vie.
Les aérosols transportés dans la troposphère libre sont d'origine désertique ou issus de feux de
forêt. Il a été constaté que les épisodes d'export de poussières désertiques depuis les sources
principales au Sahara et au Sahel ont augmenté, et il en est de même pour les aérosols
carbonés.
Pour conduire mon étude, j'ai mis au point la plateforme d'observation " TReSS " Transportable
Remote Sensing Station, dont les instruments ont été développés au Laboratoire de Météorologie
Dynamique par l'équipe LiMAG. " TReSS " est constitué d'un nouveau " Mini-Lidar " très
performant et de deux radiomètres classiques : un photomètre solaire et un radiomètre infrarouge
thermique. Depuis 2003, " TReSS " a été mise en ouvre de manière routinière pour l'observation des
aérosols dans la couche limite et dans la troposphère libre, à partir du site périurbain de Palaiseau.
La complexité inhérente de la problématique que j'ai choisi d'étudier requière non seulement
des observations individuelles de grande qualité, mais aussi une stratégie de synergie
puissante, tant pour les méthodes que pour les instruments. Le principe de mon approche
expérimentale est la synergie des profils verticaux Lidar et des répartitions en taille des
particules sur la colonne, obtenues par inversion " Almucantar " des données de photomètre
solaire. La nouvelle méthode de synergie " Lidar&Almucantar " permet de caractériser la
répartition verticale par couche, et les propriétés optiques et microphysiques des aérosols
locaux et transportés. La cohérence du jeu de variables ainsi obtenu est vérifiée par une
fermeture " optique et microphysique " sur la colonne. De même, les propriétés restituées par
la méthode " Lidar&Almucantar " sont utilisées pour simuler l'impact radiatif des différentes
contributions au moyen du code de transfert radiatif STREAMER.
Au moyen des nouvelles méthodes d'analyse que j'ai mises au point, j'ai entrepris la
caractérisation des aérosols présents dans l'atmosphère de l'Ile-de-France et la caractérisation
de leurs effets. La stratégie que j'ai adoptée a consisté à caractériser en premier lieu l'aérosol
parisien, d'origine anthropique, pour ensuite identifier et comprendre la perturbation apportée
par l'arrivée des couches d'aérosols. J'ai étudié leurs propriétés suite au transport à longues
distances et la manière selon laquelle les aérosols extérieurs modifient le bilan radiatif de
l'agglomération parisienne. Leurs propriétés radiatives et leurs variabilités sont analysées tant
à l'échelle journalière qu'à l'échelle de l'année. Les interactions avec les conditions
météorologiques sont prises en compte ce qui permet d'estimer l'impact sur les propriétés
optiques et microphysiques des aérosols parisiens.Ensuite, je conduis une étude climatologique et
puis une analyse de cas sur la contribution du transport d'aérosols. La contribution de
l'aérosol transporté est comparée à celle de l'aérosol local en termes de contenu et de variabilité.
Ensuite, je présente une étude de cas sur une période de deux semaines consécutives. Celle-ci
est représentative d'une succession d'épisodes d'intrusion de poussière désertique sur l'Ile-de-France.
Mon travail de thèse conclue par une étude sur l'impact d'aérosols de feux de biomasse
pendant la vague de chaleur d'août 2003. J'y étudie l'aggravation des conditions locales
survenues pendant un épisode de stagnation. Au cours de mon étude, sur ce cas de canicule
marquée, je me suis attaché à caractériser l'impact des aérosols transportés sur le bilan radiatif
local et les conséquences possibles sur le cycle diurne de la couche limite atmosphérique.

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