Natural and anthropogenic aerosol cycle modelling in Eastern Asia
Modélisation du cycle d'aérosols naturels et anthropiques en Asie orientale
Résumé
This thesis is a contribution to the study of the climatic impact of particles in the atmosphere, an impact that is suspected of being of the same magnitude as the greenhouse effect but may be of opposite sign. The main tool of this work is the RAMS meteorological model. This work exploits the scarce field data available in this geographic area, data that cannot be dispensed with to validate the model calculations. On the basis of a DPM validated in Africa, I propose a source of desert dust wind emissions, at 1°x1°, covering the desert and semi-arid zones of Mongolia and Northern China. This source is validated by the study of a strong mineral dust storm in April 1998. We then demonstrate its ability to recreate in detail part of a dust storm recorded in Spring 2002 on an experimental site of the ACE-ASIA campaign. Finally, we couple the atmospheric transportation of the desert dust issued by this source with some of the most representative gases and aerosols from human anthropogenic pollution sources in Eastern Asia. The very simplified transportation and chemical processes applied to the BC (Black Carbon) and to the SO2, result in mixes and captures of a quantifiable amount of sulphates by the mineral dust. The calculations of the optical thickness specific to each pollutant in the mix are in good correlation with the photometric data (Lidar, AERONET etc...) and allow me to conclude that this simplified methodology provides an approach to observations that is both correct and easily comprehensive thanks to a limited number of parameters.
Cette thèse est une contribution au thème crucial de l'impact climatique de la matière particulaire dans l'atmosphère, dont on soupçonne qu'il pourrait être du même ordre que l'effet de serre des gaz, mais peut-être de signe opposé. L'outil central de ce travail est le modèle météorologique RAMS. Ce travail exploite les rares données de terrain disponibles dans cette région, données indispensables pour la validation des calculs par modèle. Sur la base d'un DPM validé en Afrique, nous proposons ainsi un cadastre d'émission éolienne de poussières désertiques 1°X1° recouvrant les zones désertiques et semi-arides en Mongolie et Chine du Nord. Cette source est validée par l'étude d'une forte tempête de poussieres minérales datant d'Avril 1998. Nous montrons ensuite son aptitude à restituer en détail un épisode de tempête de sable enregistré au printemps 2002 en un site expérimental de la campagne ACE-ASIA. Enfin nous couplons le transport atmosphérique des poussières désertiques issues de ce cadastre avec les émissions de certains des gaz et aérosols les plus représentatifs des émissions anthropiques de polluants en Asie de l'Est. Les processus de transport et de chimie très simplifiés appliqués aux BC (particules carbonées) et au SO2 aboutissent à des mélanges et des captures quantifiables de sulfates par les poussières minérales. Les calculs d'épaisseurs optiques caractéristiques de chaque polluant dans les mélanges sont en bon accord avec les données photométriques (Lidar, AERONET, etc.) et permettent de conclure que le parti pris de notre méthode simplificatrice donne une approche des observations à la fois correcte et aisément interprétable par le nombre réduit des paramètres choisis
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