Measurement of tropospheric ozone from satellite observations in the infrared
Mesure de l'ozone troposphérique à partir d'observations satellitaires dans le domaine de l'infrarouge
Résumé
Different forthcoming satellite missions will allow the global observation of several trace gases. The objective of this thesis was to evaluate the capabilities of an instrument measuring from space the thermal infrared radiation in a nadir viewing geometry for the measurement of tropospheric ozone.
This work was undertaken in the framework of the preparation of the IASI mission (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer), for which the Service d'Aéronomie develops an operational algorithm for the retrieval of trace gases CO, CH4, and O3. IASI is due for launch in 2005, 2010 and 2015 on board the three successive european satellites METOP. An inversion algorithm was developed for ozone retrieval, as well as an error analysis module. The satellite data provided by the IMG instrument, present on board the satellite ADEOS (1996-1997), and the balloon data provided by LPMA/IASI (august 2002), were used to test our developments on real data and to validate the method. A first interpretation of the IMG/ADEOS global distributions of tropospheric ozone has been undertaken by comparing the different informations available on its production and transport.
These studies for IASI have been extended to the evaluation of the capacities of a similar instrument present on board a satellite in geostationary orbit for the observation of trace gases.
This work was undertaken in the framework of the preparation of the IASI mission (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer), for which the Service d'Aéronomie develops an operational algorithm for the retrieval of trace gases CO, CH4, and O3. IASI is due for launch in 2005, 2010 and 2015 on board the three successive european satellites METOP. An inversion algorithm was developed for ozone retrieval, as well as an error analysis module. The satellite data provided by the IMG instrument, present on board the satellite ADEOS (1996-1997), and the balloon data provided by LPMA/IASI (august 2002), were used to test our developments on real data and to validate the method. A first interpretation of the IMG/ADEOS global distributions of tropospheric ozone has been undertaken by comparing the different informations available on its production and transport.
These studies for IASI have been extended to the evaluation of the capacities of a similar instrument present on board a satellite in geostationary orbit for the observation of trace gases.
Dans les années à venir, plusieurs missions spatiales permettront l'observation globale des concentrations de nombreux gaz traces dans l'atmosphère. L'objectif de cette thèse a été d'évaluer les capacités d'un instrument mesurant depuis l'espace le rayonnement du système Terre – atmosphère dans l'infrarouge thermique par visée au nadir pour l'observation de l'ozone troposphérique.
Ces travaux ont été réalisés dans le cadre de la préparation de la mission IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer), pour laquelle le Service d'Aéronomie développe un algorithme opérationnel d'inversion des gaz traces CO, CH4 et O3. Les lancements des trois instruments IASI sont prévus en 2006, 2010 et 2015 sur les trois plates-formes successives MetOp. Un algorithme d'inversion de l'ozone a été développé, ainsi qu'un module d'analyse de l'erreur d'inversion. Les données satellitaires mesurées par l'instrument IMG (Interferometric Monitor for Greenhouse Gases), présent sur le satellite ADEOS (1996-1997), et les mesures ballon LPMA/IASI mesurées en août 2002, nous ont permis de tester les développements sur des mesures réelles et de valider la méthode. Une première interprétation des distributions globales d'ozone troposphérique IMG/ADEOS a été réalisée en comparant les différentes informations disponibles sur sa production et son transport.
Les études entreprises pour IASI ont été étendues à l'évaluation des capacités d'un instrument similaire embarqué sur un satellite en orbite géostationnaire pour l'observation des gaz traces.
Ces travaux ont été réalisés dans le cadre de la préparation de la mission IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer), pour laquelle le Service d'Aéronomie développe un algorithme opérationnel d'inversion des gaz traces CO, CH4 et O3. Les lancements des trois instruments IASI sont prévus en 2006, 2010 et 2015 sur les trois plates-formes successives MetOp. Un algorithme d'inversion de l'ozone a été développé, ainsi qu'un module d'analyse de l'erreur d'inversion. Les données satellitaires mesurées par l'instrument IMG (Interferometric Monitor for Greenhouse Gases), présent sur le satellite ADEOS (1996-1997), et les mesures ballon LPMA/IASI mesurées en août 2002, nous ont permis de tester les développements sur des mesures réelles et de valider la méthode. Une première interprétation des distributions globales d'ozone troposphérique IMG/ADEOS a été réalisée en comparant les différentes informations disponibles sur sa production et son transport.
Les études entreprises pour IASI ont été étendues à l'évaluation des capacités d'un instrument similaire embarqué sur un satellite en orbite géostationnaire pour l'observation des gaz traces.