Thèse de Maria Fernanda-Sanchez

Soutenance de thèse de Maria Fernanda-Sanchez  - Laboratoire LOA

Développement d’un système intégré autonome temps réel combinant sondage lidar et photométrie automatiques pour la mesure des aérosols

Résumé :

Améliorer notre compréhension de la distribution spatiotemporelle des aérosols et de leur impact aux échelles locale, régionale et mondiale, tout en réduisant les incertitudes sur leurs propriétés, est crucial pour évaluer avec précision leurs effets radiatifs. À cette fin, le lidar et le photomètre sont des outils pratiques pour la surveillance des aérosols, renforcés par le développement de réseaux. Cependant, les laboratoires fixes sont limités par leurs conditions locales et leur position par rapport aux sources d'aérosols. Ainsi, le déploiement de laboratoires mobiles (à bord de croisières, avions ou voitures) fournit une solution pour combler ces insuffisances observationnelles au sein des réseaux. Les premières expériences avec un lidar élastique mono-longueur d’onde et un photomètre solaire automatiques ont démontré la faisabilité des observations en mouvement et ont mis en évidence les verrous techniques à lever. Le lidar léger CIMEL CE376, qui fournit des mesures à 532 nm et 808 nm et polarisation à 532 nm, est couplé au photomètre solaire/lunaire CE318-T pour améliorer la surveillance mobile des aérosols. Des évaluations instrumentales et algorithmiques ont été menées à la plateforme ATOLL (ATmospheric Observatory of liLLe, infrastructure ACTRIS), située au Laboratoire d'Optique Atmosphérique (LOA), Université Lille, France. En particulier, des développements algorithmiques sont proposés pour déduire les propriétés des aérosols à partir des mesures du lidar CE376, envisageant une analyse en temps quasi réel. Les données acquises sur deux sites, ATOLL et IZO (Observatoire d'Izaña, Tenerife, Espagne), ont donc été analysées à travers des études de cas en présence de différents types d'aérosols (poussières désertiques, poussières désertiques-fumée issue de feux de biomasse, cendres et sulfates volcaniques) ; illustrant ainsi les capacités du système lidar pour caractériser les aérosols. De plus, un premier ensemble de données de lidar CE376 et de photomètre effectuant des mesures en déplacement a été obtenu lors de la campagne FIREX-AQ (Fire Influence on Regional to Global Environments and Air Quality), déployée à l'été 2019 dans le nord-ouest des États-Unis. Malgré des conditions environnementales extrêmes, l'étude des aérosols de fumée près des sources d'incendie de forêt a été rendue possible par des observations en 3D du lidar et du photomètre. Les implications futures d'un lidar CE376 à bord d'un navire sont également présentées, grâce à l’intégration test d'un lidar mono-longueur d’onde à bord du navire de recherche Marion Dufresne lors de la campagne AMARYLLIS-TRANSAMA en 2023. Ce travail offre une discussion complète sur les capacités (et les limites) du lidar CE376 pour combler les lacunes observationnelles dans la surveillance des aérosols, fournissant des perspectives précieuses pour la recherche future dans ce domaine.

Mots clés : atmosphère,aèrosols,télédétection,mesures mobile,lidar,photomètre