Contraindre les effets radiatifs des mélanges complexes d'aérosols en Afrique australe : étude expérimentale des propriétés optiques spectrales
Constraining the radiative effects of complex aerosol mixtures in southern Africa : an experimental study of their spectral optical properties
par François HEMERET sous la direction de Paola FORMENTI
Thèse de doctorat en Sciences du climat, de l'atmosphère et des océans, terrestres et planétaires
ED 129 Sciences de l'environnement d'Île-de-France

Soutenue le lundi 02 décembre 2024 à Université Paris Cité

Sujets
  • Aérosols atmosphériques
  • Afrique australe
  • Changements climatiques -- Détection
  • Modèles climatiques
  • Observations

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Mots clés
Aérosols, Propriétés optiques spectrales, Afrique australe, Gobabeb, In-Situ, Modèles de climat
Resumé
Les aérosols dans l'atmosphère participent à la modification du bilan radiatif terrestre via leur interaction avec le rayonnement électromagnétique, ainsi que par la modification des propriétés des nuages. Si ces processus sont aujourd'hui bien identifiés, leur quantification à l'échelle globale et régionale reste une source majeur d'incertitudes dans le calcul du forçage radiatif, rendant insuffisant la connaissance du climat actuel et la prévision du climat futur. Ces incertitudes sont dues à la faible durée de vie des aérosols dans l'atmosphère, couplée à la grande variété des sources à la surface du globe, qui provoquent une variabilité spatiale et temporelle encore mal estimée de leur concentration, propriétés optiques et typologie. Des efforts importants sont effectués afin de combler le manque d'observations en installant des stations de long terme partout dans le monde. L'Afrique australe, région très sensible aux changements climatiques, a reçu beaucoup d'attention depuis les années 1990, pour l'étude des aérosols de feu de biomasse qui affectent fortement le bilan radiatif régional. Il y a néanmoins peu d'études dédiées aux autres types d'aérosols (poussières, aérosols marins ...) en dehors de la saison des feux. Or, ces aérosols contrôlent les interactions avec le rayonnement et les nuages dans la couche limite marine et continentale. Ce travail de thèse a donc pour objectif d'étudier les grands types d'aérosols, leur saisonnalité et leurs propriétés optiques spectrales en Namibie, puis d'utiliser ces analyses pour évaluer les capacités des modèles de climat du CNRM en France (ARPEGE/ALADIN) et de l'Université du Witwatersrand en Afrique du Sud (CCAM). Pour ma recherche, j'ai contribué à concevoir et installer une nouvelle station de mesure in situ sur le site désertique de Gobabeb, et j'ai pris en charge l'analyse de la première année d'observation, entre avril 2022 et mai 2023. Mon étude est enrichie par la climatologie des aérosols et des masses d'air obtenues par les produits disponibles dans la région (AERONET, CAMS, GFED, HYSPLIT ...).