European heat wave 2003 study with MOZAIC airborne data : pollution and transport.
Etude de la canicule européenne de 2003 avec les données aéroportées MOZAIC : pollution et transport.
Résumé
This thesis aims to characterise and analyse pollution sources during summer european heat wave 2003 thanks to MOZAIC airborne data. Study of such intense event is necessary because of its probable frequency increase in a climate changing context. MOZAIC dataset contribution with frequent vertical profiles at Frankfurt, Vienna and Paris allows to describe and quantify vertical extension of pollutant anomalies (ozone, carbon monoxide CO, nitrogen oxides) with regards to an 11-years establish climatology. Synoptic condition study of heat wave formation identifies favorable factor to pollution and establishes the prominence of the planetary boundary layer intense expansion. In a second part, lagrangian analysis is used in order to assess impact of primary emissions sources of CO at MOZAIC measurements : European and North American anthropic emissions, and Portuguese biomass fire emissions. In a third part, global chemistry-transport model GEOS-Chem allows to examine important process during the episode (dry deposition and biogenic emissions). Simulations are previously evaluate versus MOZAIC data and sensibility tests utilizing shows the importance of surface-vegetation-atmopshere process and the importance of Portugal fire plumes transport thanks to a daily emission calendar
Cette thèse porte sur la caractérisation et l'analyse des sources de pollution avec les données aéroportées MOZAIC pendant la canicule européenne de l'été 2003. L'étude d'un tel événement extrème est nécessaire car sa fréquence est suceptible d'augmenter dans un contexte de changement climatique. L'apport des données MOZAIC avec de fréquents profils verticaux sur Francfort, Vienne et Paris, permet de caractériser et quantifier la dimension verticale des anomalies de polluants (ozone, monoxyde de carbone CO, oxydes d'azote) par rapport à une climatologie établie sur près de 11 ans. L'étude sur les conditions synoptiques de formation de la canicule identifie les facteurs favorables à la pollution et établit l'importance du développement intense de la couche limite planétaire. Dans une deuxième partie, une approche lagrangienne est utilisée pour estimer les importances respectives de différentes sources d'émissions primaires de CO vis-à-vis des observations MOZAIC : émissions anthropiques européennes et nord-américaines, et émissions par les feux de biomasse sur le Portugal. Dans une troisième partie, le modèle de chimie-transport global GEOS-Chem est utilisé pour étudier plus en détails certains processus importants lors de l'épisode (dépôt sec, émissions biogéniques). Une évaluation des simulations est d'abord menée avec les données MOZAIC puis des tests de sensibilité sont ensuite exploités pour montrer l'importance des processus de couplage sol-végétation-atmosphère et l'importance du transport depuis le Portugal des panaches des feux de biomasse documentés avec un cadastre d'émissions journalier.
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