Cette thèse porte sur la mesure du protoxyde d’azote (N2O) à partir de capteurs spatiaux.
Dans un premier temps, nous avons étudié les processus d’émissions et de transport de N2O
depuis l’Asie jusqu’au bassin méditerranéen. Pour cette étude, nous avons utilisé des sorties
du modèle de chimie-transport LMDz-Or-INCA ansi que des profils de N2O estimés à partir
d’observations du capteur spatial TANSO-FTS (Thermal And Near infrared Sensor for carbon
Observation Fourier Transform Spectrometer) de la plateforme GOSAT (Greenhouses gases
Observing SATellite) et qui présentent un niveau maximum de sensibilité en haute troposphère
(∼300 hPa). Cette étude a permis de mettre en évidence un maximum estival (avec un pic en
juillet) du gradient Est-Ouest de N2O au-dessus du bassin méditerranéen. Ce maximum est dû au
transport par la circulation de mousson des fortes émissions estivales de N2O des surfaces asia-
tiques et plus particulièrement du sous-continent indien jusqu’au bassin méditerranéen oriental.
Ensuite, nous avons mis en place un système de restitution des profils de N2O à partir des
mesures du capteur spatial IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) des plate-
formes MetOp. Ce système a été validé en comparant les profils estimés aux mesures in-situ des
campagnes aéroportées HIPPO (High performance Instrumented airborne platform for environ-
mental research Pole-to-Pole Observations). Il ressort de la validation, d’une part, une bonne
cohérence des estimations (moyennées dans des grilles horizontales de résolution 400 km) avec
les mesures in-situ et, d’autre part, la possibilité inédite offerte par ces estimations d’étudier les
variations de N2O en haute troposphère à l’échelle globale, avec un pas de temps journalier et
une résolution horizontale de quelques centaines de kilomètres.
Enfin, nous avons étudié l’apport théorique du capteur IASI-NG (IASI-New Generation) par
rapport à IASI pour la mesure du N2O troposphérique. L’un des apports majeurs de IASI-NG
par rapport à IASI est qu’il permet d’avoir un deuxième niveau maximum de sensibilité au N2O
en moyenne troposphère (∼558 hPa en moyenne sur le globe et jusqu’à ∼635 hPa dans les ré-
gions tropicales). De plus, nous montrons que IASI-NG présente une meilleure sensibilité que
IASI dans la haute troposphère et permettrait ainsi d’avoir des champs de N2O à la résolution
de base des mesures du capteur, soit ∼12 km de diamètre au nadir. |
This thesis focuses on the measurement of nitrous oxide (N2O) from space sensors. Firstly,
we studied the transport and emission processes of N2O from Asia to the Mediterranean Basin
(MB). For this study, we used N2O profiles over the period 2010-2013 retrieved from TANSO-
FTS (Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observation Fourier Transform Spectro-
meter) observations onboard the platform GOSAT (Greenhouses gases Observing SATellite) .
We also used outputs of the chemistry-transport model LMDz-Or-INCA over the same period.
This study, mostly based on the N2O variations at the maximum sensitivity level of TANSO-
FTS retrievals (∼314 hPa), revealed a summer maximum (with a peak in July) of the east-west
gradient of N2O over the MB. This maximum is due to the transport by the monsoon circula-
tion of the high summertime N2O emissions from Asian surfaces and more particularly from
the Indian subcontinent to the eastern MB. Secondly, we built an algorithm to retrieve N2O pro-
files using observations from IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) onboard the
MetOp platforms. This algorithm was validated by comparing the retrieved profiles with in-situ
measurements of HIPPO (High performance Instrumented airborne platform for environmen-
tal research Pole-to-Pole Observations) airborne campaigns. We showed that these retrievals
(averaged over horizontal grids with a 400 km resolution), on the one hand, are consistent with
in-situ measurements, and, on the other hand, offer an unprecedented opportunity to study up-
per tropospheric N2O variations at a global scale and on a daily basis. Finally, we performed a
theoretical intercomparison between IASI-NG (IASI-New Generation) and IASI concerning the
tropospheric N2O measurements. One of the major advantages of IASI-NG compared to IASI
is that it offers a second maximum level of sensitivity to N2O in the mid-troposphere (∼558 hPa
on average). In the tropical regions, this second maximum level of sensitivity can go down to
∼635 hPa. In addition, we showed that IASI-NG is more sensitive than IASI in the upper tro-
posphere and would thus make it possible to have N2O fields at the basic horizontal resolution
of the sensor measurements (∼12 km diameter at nadir). |