Soutenance

Le transport atmosphérique relie directement la variabilité des flux de CO₂ anthropiques et des puits de carbone naturels aux variations de concentrations atmosphériques.

De nombreuses études réalisées sur les années 1990-2000 se sont penchées sur la résolution du problème inverse : déterminer, en utilisant un modèle numérique du transport atmosphérique, les flux de CO₂ qui sont en accord "optimal" avec les mesures de concentration. Grace aux réseaux de stations réparties partout dans le monde, ces études ont permis de réduire drastiquement les erreurs sur les flux aggrégés sur de grandes régions (i.e. des régions de taille du sous-continent). Mais étant donné la faible densité des réseaux, les inversions globales n'apportent pas ou peu d'informations sur les flux régionaux, information pourtant nécessaire pour aider les scientifiques à comprendre les processus sous-jacents, et les décideurs à vérifier l'efficacité des politiques de réduction d'émission.

Depuis les années 2000, un effort de recherche Européen a permis de déployer en Europe de l'Ouest un nouveau réseau (CARBOEUROPE-IP) de mesure de concentration du CO₂ en continu. Ce réseau, actuellement le plus dense au monde, appelle à concevoir et à mettre en oeuvre de nouvelles approches de modélisation, et notamment à utiliser un modèle numérique du transport régional. Dans le cadre de cette thèse, nous avons choisi d'utiliser le modèle méso-échelle de chimie-transport CHIMERE, dont la résolution horizontale peut aller jusquà l'échelle kilométrique, soit un facteur 400 de réduction d'échelle par rapport aux modèles globaux utilisés jusque là pour les inversions continentales. L'originalité du travail de thèse était donc (1) de simuler la concentration du CO₂ à une résolution rarement atteinte sur l'ensemble du continent Européen, (2) d'inverser les flux à la plus haute résolution possible, celle du modèle de transport lui-même. Dans un premier temps, on a donc évalué la capacité du modèle de transport à reproduire les variations décennales, diurnes et synoptiques des concentrations CO₂ en Europe, en effectuant une comparaison systématique des concentrations simulées aux observations du réseau CARBOEUROPE-IP. Dans un second temps, on a inséré le code adjoint du modèle dans un nouveau schéma d'inversion variationnelle développé au laboratoire, de manière à calculer plus économiquement les influences de chaque flux aux stations. Ce système nous a ensuite permis d'estimer la distribution "optimale" des flux et de leurs incertitudes sur tout le continent Européen, pour la période récente (2003-2007), en mettant l'accent sur l'impact de la sècheresse de 2003 sur les flux de carbone Européens.