La composition atmosphérique est issue de nombreux processus, et en particulier des échanges d'échelles variables, allant jusqu'au transport intercontinental. Le monoxyde de carbone (CO) étant un marqueur de la pollution émise en surface, cette thèse a été consacrée à l'étude du transport de panaches de CO sur le globe. Cette étude a été faite à l'aide des observations in-situ IAGOS.
Ces observations ont été combinées à l'outil SOFT-IO. Cet outil combine le modèle FLEXPART à des inventaires d'émissions pour calculer la contribution du CO récemment émis aux observations. Dans une deuxième partie de la thèse, nous avons aussi utilisé le modèle de chimie-transport MOCAGE. Des traceurs de CO ont été implémentés dans celui-ci afin de permettre de caractériser le type d'émission et l'origine géographique du CO modélisé.
Nous avons pu attribuer, pour les différentes régions du globe, l'origine géographique du CO présent, ainsi que les caractéristiques chimiques des panaches de CO observés ou modélisés. L'hémisphère Nord est largement influencé par les fortes émissions anthropiques. Selon l'altitude étudiée, l'origine du CO va être plus ou moins éloignée. En basse troposphère, le CO est d'origine majoritairement locale. Avec l'altitude, en revanche, le CO provient de plus en plus des régions combinant à la fois de fortes émissions ainsi que des conditions permettant le rapide transport de celle-ci vers les hautes altitudes. Les émissions de la région Est-Asiatique sont celles ayant le plus d'influence sur le CO de l'hémisphère nord. En été boréal, aux émissions anthropiques présentes toute l'année, vont s'ajouter les émissions de feux de biomasse. Ces feux vont être à l'origine des valeurs de CO les plus élevées de la saison. Par l'importante quantité de précurseurs qu'ils vont co-émettre, ceux-ci vont aussi être à l'origine de fortes anomalies d'ozone.
Les tropiques et les régions de l'hémisphère Sud vont être influencés par les quantités importantes de CO émises par les feux durant la saison sèche locale. Il va donc y avoir dans ces régions une forte variabilité saisonnière. Durant la saison sèche, les feux vont aussi provoquer la production d'importantes quantités d'ozone. La proximité de la plupart des régions de l'hémisphère sud avec la zone de convergence intertropicale permet le rapide transport vertical de ces masses d'air pollués. Cela va permettre à ces masses d'air de pouvoir atteindre rapidement des régions éloignées. Notre méthode nous a permis de bien comprendre les processus et caractéristiques de panaches de CO et pourrait par la suite être appliquée à d'autres précurseurs d'ozone comme les NOx. |
Atmospheric composition is the result of numerous processes, and in particular of exchanges on varying scales, including intercontinental transport. As carbon monoxide (CO) is a marker of pollution emitted at the surface, this thesis was devoted to studying the transport of CO plumes over the globe. This study was carried out using IAGOS in-situ observations.
These observations were combined with the SOFT-IO tool. This tool combines the FLEXPART model with emission inventories to calculate the contribution of recently emitted CO to the observations. In a second part of the thesis, we also used the MOCAGE chemistry-transport model. CO tracers were implemented in this model in order to characterise the type of emission and the geographical origin of the modelled CO.
For the different regions of the globe, we have been able to attribute the geographical origin of the CO present, as well as the chemical characteristics of the CO plumes observed or modelled. The Northern Hemisphere is largely influenced by high anthropogenic emissions. Depending on the altitude studied, the origin of the CO will be more or less remote. In the lower troposphere, CO is mainly of local origin. At higher altitudes, however, CO comes increasingly from regions that combine high emissions with conditions that allow rapid transport to higher altitudes. Emissions from the East Asian region have the greatest influence on CO in the Northern Hemisphere. In the boreal summer, emissions from biomass fires are added to the anthropogenic emissions present all year round. These fires will be responsible for the highest CO values of the season. Because of the large quantities of precursors they co-emit, they will also be responsible for high ozone anomalies.
The tropics and regions of the southern hemisphere will be influenced by the large quantities of CO emitted by fires during the local dry season. There will therefore be considerable seasonal variability in these regions. During the dry season, fires will also produce large quantities of ozone. The proximity of most regions of the southern hemisphere to the inter-tropical convergence zone allows these polluted air masses to be rapidly transported vertically. This means that these air masses can quickly reach distant regions. Our method has enabled us to gain a good understanding of the processes and characteristics of CO plumes and could subsequently be applied to other ozone precursors such as NOx. |