S’inscrivant dans un contexte global de réchauffement climatique, les sécheresses et vagues de chaleur ont augmenté à la fois en fréquence et en intensité au cours du siècle dernier dans la région méditerranéenne. Leurs effets, qu’ils soient directs ou indirects, peuvent entraîner des dommages économiques, sociaux et environnementaux considérables. Plus particulièrement, les sécheresses et vagues de chaleur peuvent induire un impact significatif sur l’état de la végétation ainsi que sur la chimie de l’atmosphère, notamment par l’intermédiaire d’interactions entre la surface et la troposphère.

L’objectif de cette thèse est d’analyser les interactions entre biosphère et troposphère pendant les sécheresses et vagues de chaleur en Méditerranée occidentale et, plus spécifiquement, d’évaluer leurs effets sur la biomasse, l’activité des incendies et la concentration en ozone à la surface. Ce travail se base principalement sur une approche de modélisation numérique tridimensionnelle de la surface terrestre et de l’atmosphère (météorologie et chimie atmosphérique) à l’échelle régionale. Par ailleurs, les recherches réalisées sont soutenues par différents ensembles de données d’observations (in-situ et satellitaires).

Tout d’abord, sécheresses et vagues de chaleur ont été identifiées sur la période 1979-2016 en appliquant la méthode des anomalies au percentile limite (PLA) sur une simulation du modèle régional RegIPSL. Ce dernier couple le modèle de surface et végétation ORCHIDEE avec le modèle météorologique WRF. On note une co-variabilité considérable entre sécheresses et vagues de chaleur en Méditerranée. Ensuite, l’impact sur la biomasse et les caractéristiques des incendies a été analysé en combinant l’indicateur PLA avec des observations satellitaires issues de l’instrument MODIS. Alors que le déclin de l’activité végétale, se manifestant par une diminution de la biomasse, est principalement attribuable aux sécheresses, l’augmentation en intensité des incendies résulte d’une synergie entre sécheresses et vagues de chaleur. Finalement, la chimie atmosphérique a été simulée à l’aide du modèle de chimie-transport CHIMERE utilisant les champs météorologiques de WRF sur plusieurs étés. Une analyse de sensibilité complète des émissions biogéniques, de la vitesse de dépôt sec et de la concentration de surface en ozone aux conditions extrêmes et plus particulièrement, aux effets de l’aridité du sol et de la diminution de la biomasse a été réalisée. Ces effets caractéristiques des sécheresses sont généralement ignorés dans les modèles de chimie-transport. Les vagues de chaleur et sécheresses, dans leur ensemble, mènent à une augmentation de la concentration en ozone incluant des pics de pollution (simulés et observés) qui s’expliquent en partie par une augmentation des émissions de précurseurs provenant de la canopée et une diminution du dépôt sec au sein de celle-ci.

En présentiel : Amphithéâtre Lagarrigue, École Polytechnique, route de Saclay, Palaiseau Cedex

En visio : https://enseignement.medias.polytechnique.fr/videos/live-amphi-lagarrigue/

• Francois Ravetta, Professeur SU : Président
• Jean-François Müller, Directeur de département IASB-BIRA : Rapporteur
• Jean-Christophe Calvet, Météorologue Météo-France : Rapporteur
• Juliette Lathière, Chargée de recherche CNRS : Examinatrice
• Samira Khodayar Pardo, Directrice de département CEAM : Examinatrice
• Solène Turquety, Professeure SU : Directrice de Thèse
• Jan Polcher, Directeur de recherche CNRS : Co-Directeur de thèse