Apports du sondage infrarouge à l'étude des aérosols atmosphériques

Pour obtenir les articles associés à la thèse, vous pouvez me contacter par email : clemence.pierangelo@gmail.comThe 2001 report from the Intergovernmental Panel on Climate Change emphasized the very low levelof understanding of atmospheric aerosol effects on climate. These particles originate either fromnatural sources (dust, volcanic aerosols...) or from anthropogenic sources (sulfates, soot...). They areone of the main sources of uncertainty on climate change, partly because they show a very highspatio-temporal variability. Observation from space, being global and quasi-continuous, is therefore afirst importance tool for aerosol studies.Remote sensing in the visible domain has been widely used to obtain a better characterization of theseparticles and their effect on solar radiation. On the opposite, remote sensing of aerosols in the infrareddomain still remains marginal. Yet, not only the knowledge of the effect of aerosols on terrestrialradiation is needed for the evaluation of their total radiative forcing, but also infrared remote sensingprovides a way to retrieve other aerosol characteristics (observations are possible at night and day,over land and sea).In this PhD dissertation, we show that aerosol optical depth, altitude and size can be retrieved frominfrared sounder observations. We first study the sensitivity of aerosol optical properties to theirmicrophysical properties, we then develop a radiative transfer code for scattering medium adapted tothe very high spectral resolution of the new generation sounder NASA-Aqua/AIRS, and we finallyfocus on the inverse problem. The applications shown here deal with Pinatubo stratospheric volcanicaerosol, observed with NOAA/HIRS, and with the building of an 8 year climatology of dust over seaand land from this sounder. Finally, from AIRS observations, we retrieve the optical depth at 10 μm,the average altitude and the coarse mode effective radius of mineral dust over sea.Le rapport du Groupe Intergouvernemental d'experts sur l'Evolution du Climat de 2001 soulignait leniveau très imparfait de notre compréhension de l'effet des aérosols atmosphériques sur le climat. Cesparticules d'origines naturelles (poussières, aérosols volcaniques...) ou anthropiques (sulfates,suies...) sont une des principales sources d'incertitude sur le changement climatique. Une des raisonsà cela est leur très grande variabilité spatio-temporelle. Par nature globale et quasi-continue,l'observation spatiale des aérosols est donc un outil indispensable à leur étude.Si la télédétection dans le domaine visible s'est beaucoup développée pour permettre de mieuxcaractériser ces particules et leur effet sur le rayonnement solaire, l'utilisation de la télédétection dansle domaine infrarouge est encore sous-exploitée. Or, non seulement la connaissance de l'effet desaérosols sur le rayonnement terrestre est indispensable à l'évaluation de leur forçage radiatif total,mais la télédétection infrarouge permet aussi la mesure de grandeurs inaccessibles à la télédétectionvisible (observations possibles de nuit comme de jour, sur terre comme sur mer).Dans cette thèse, nous montrons que les observations des sondeurs infrarouges permettent decaractériser les aérosols en épaisseur optique infrarouge, en altitude, et en taille. Après une étude de lasensibilité des propriétés optiques des aérosols à leur microphysique, et le développement d'un codede transfert radiatif pour un milieu diffusant adapté à la haute résolution spectrale du sondeur denouvelle génération NASA-Aqua/AIRS, nous abordons le problème inverse. Les applicationsprésentées ici couvrent entre autres les aérosols stratosphériques volcaniques du Pinatubo, observésavec le sondeur NOAA/HIRS, et la construction d'une climatologie de 8 ans des poussièresdésertiques sur mer et sur terre avec ce même instrument. L'inversion des observations AIRS nous apermis ensuite de déterminer l'épaisseur optique à 10 μm, l'altitude moyenne et le rayon effectif dumode grossier des poussières au-dessus des mers