Ozone and transport in tropical upper troposphere over Indian Ocean and South Asia : contribution of spatial data (IASI) and modeling
Ozone et transport dans la haute troposphère tropicale de l’Océan Indien et de l’Asie du Sud : apport des données spatiales (IASI) et de la modélisation
Résumé
To better understand the processes controling for the distribution of upper tropospheric (UT) ozone (O3) in the tropics, this thesis examines different aspects of pollution transport from sources regions to UT level, through two case studies that take place in the still debated issues.. First study is based on IASI space observations identified an event of transport of UT enriched O3 air masses from Africa to India. During the pre-monsoon season, events of O3 enrichment in UT above the Indian Ocean were essentially attributed to stratospherics intrusions. Simulations have been used to determine its origin, it excludes a stratospheric origin for the event and indicates a probable important contribution by lightning (LiNOx) that occurs over Africa regions. This study could be extended to the whole region and other seasons with a focus on the spring season in order to complete the conclusions obtained during the INDOEX program. The second part focuses on the characterisation of the impact of a deep convective system upon the UTLS composition during the asian summer monsoon. Simulation with a passive tracer highlights the potential of the convective system located over the central Himalaya foothills, to uplift polluted air masses in UTLS to 100 hPa, where the pollutants are rapidly transported by the asian monsoon anticyclone circulation. In agreement with transport pipe towards the UTLS identified by Bergman et al. 2013. However simulation including reactive chemistry show an overestimation by the model of the amount of LiNOx produced, so an adjustment of their parameterization must be made and sensitivity analysis are foreseen to determine precisely O3 production. This study is established in connection with actual major problematic at the center of general debate of the international collaboration. Like ACAM (Atmospheric Composition and the Asian Monsoon) whose targeting the complexe interaction of asian summer monsoon to atmospheric dynamics and chemistry, as well as climate change impact.
Afin de mieux comprendre les processus responsables de la distribution de l’ozone (O3) dans la haute troposphère (UT) tropicale, cette thèse étudie différents aspects du transport de la pollution depuis les régions sources jusque dans l'UT. La première étude repose sur les observations spatiales IASI qui identifient un évènement de transport de masses d’air enrichies en O3 dans l'UT depuis l’Afrique vers l’Inde. Pour la saison de pré-mousson de tels enrichissement d’O3 dans l'UT au-dessus de l’Océan Indien sont essentiellement attribués à des intrusions stratosphériques. Afin de déterminer son origine des simulations ont été effectuées permettant d'exclure une origine stratosphérique et montrent l’impact prépondérant des NOx produit par les éclairs (LiNOx) en Afrique pour expliquer cet enrichissement d’O3. Cette étude pourra être étendue à d'autres saisons, pour consolider les conclusions obtenues dans le cadre du projet INDOEX. La deuxième partie porte sur l'étude de l’impact d’un système convectif très profond sur la composition de l'UT pendant la mousson asiatique d’été. La simulation avec un traceur passif montre la capacité du système situé le long de l’Himalaya centrale à soulever des masses d’air polluées jusqu’à 100 hPa, altitudes auxquelles la pollution est transportée rapidement par la circulation de l’anticyclone de la mousson asiatique. Confirmant le conduit privilégié de transport vers l’UTLS identifié par Bergman et al. 2013. Cependant l'activation du schéma chimique montre une surestimation des LiNOx produites, un ajustement de leur paramétrisation devra être effectué ainsi que des simulations de sensibilité pour correctement quantifier la production d’O3. Ce travail prend place dans des problématiques actuellement au centre d'une collaboration internationale, ACAM (Atmospheric Composition and the Asian Monsoon) visant à étudier les interactions complexes de la mousson asiatique d'été entre dynamique et chimie, jusqu'à l'échelle du changement climatique.