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thèse

Marie Bouillon

LATMOS

Températures atmosphériques homogènes dérivées des observations satellitaires IASI : restitution, variations spatio-temporelles et événements extrêmes

Jussieu, salle de conférence de l'UFR TEB (tour 46-56, 2ème étage)

Date 02/12/2021 14:00
Diplôme Sorbonne Université

Composition du jury

Sébastien Payan (Professeur – LATMOS) : Président du jury
Vincent Guidard (Directeur de recherche – CNRM) : Rapporteur
Hervé Herbin (Professeur – LOA) : Rapporteur
Marie Doutriaux-Boucher (Experte climat – EUMETSAT) : Examinatrice
Filipe Aires (Directeur de recherche – LERMA/OBSPM) : Examinateur
Filipe Keckhut (Physicien CE de la CNAP – LATMOS) : Examinateur
Sarah Safieddine (Chargée de recherche – LATMOS) : Co-encadrante de
thèse
Cathy Clerbaux (Directrice de recherche – LATMOS) : Directrice de
thèse

Résumé

Les instruments IASI, lancés en 2006, 2012 et 2018, observent des spectres de luminances du système Terre-atmosphère, à partir desquels il est possible de dériver les températures atmosphériques. L’organisation EUropéenne pour l’exploitation des SATellites MÉTéorologiques (EUMETSAT) calcule les températures de la surface et de l’atmosphère à partir des observations IASI depuis 2007. Afin d’améliorer la qualité des températures calculées, EUMETSAT a effectué plusieurs mises à jour de l’algorithme de traitement. Ce travail de thèse montre que ces mises à jour ont rendu la série de températures est inhomogène et inadaptée à l’étude des variations de température sur le long terme. Une nouvelle série de températures atmosphériques a alors été calculée à partir des spectres IASI à l’aide d’un réseau de neurones artificiel. Les températures issues de ce réseau de neurones ont ensuite été validées avec les températures ERA5 et des températures observées par radiosondage. La validation montre une bonne concordance entre les trois jeux de données de 750 à 7 hPa.

Cette nouvelle série homogène de températures atmosphériques a ensuite été utilisée pour observer les événements extrêmes qui ont eu lieu depuis 2007, en particulier les réchauffements stratosphériques soudains (SSW). Plusieurs SSW ont eu lieu depuis 2007, et il est possible d’observer les variations de températures et d’ozone lors de ces événements grâce aux observations IASI. Les températures permettent également d’observer les vagues de froid et les vagues de chaleur qui ont eu lieu ces dernières années. Finalement, les températures ont été utilisées pour calculer les tendances sur la période 2008-2020. On observe un réchauffement de la troposphère, en particulier dans la haute troposphère équatoriale et en Arctique, et dans la stratosphère au sud de 50°S grâce au lent rétablissement de la couche d’ozone. Dans le reste de la stratosphère, les températures diminuent. Les méthodes développées pendant cette thèse ont permis de créer une série de température homogène et indépendante, et elles pourront être appliquées à la suite de la mission IASI, ainsi qu’à la mission IASI-New Generation qui débutera en 2024.