Valentyn BOVCHALIYK

Docteur en Physique spécialité Sciences de la Matière, du Rayonnement et de l’Environnement
Thèse soutenue le 6 décembre 2016
Laboratoire d’Optique Atmosphérique (LOA)



Titre et résumé de thèse

Détermination des profils verticaux aérosols à partir de l’approche combinée GARRLIC appliquée aux observations du LiDAR multi-longueur d’onde-Raman de Lille et Dakar

Les aérosols sont une composante très variable de l’atmosphère terrestre et font l’objet d’une attention croissante de la communauté scientifique et de la société. Depuis 2005, le LOA développe une activité reconnue en instrumentation, observation et inversion LiDAR pour la mesure des profils verticaux des paramètres descriptifs de ces aérosols. Depuis 2011, cette nouvelle thématique est soutenue par le projet européen ACTRIS (Aerosol Cloud and Trace gas Infrastructure) et le Labex CaPPA (Chemical and Phys- ical Properties of the Atmosphere). Le premier objectif de cette thèse visait à déployer un nouveau LiDAR multi-longueur d’onde-Raman-polarisé, LILAS, d’une part sur la plateforme de mesures atmosphériques de l’université de Lille et d’autre part sur la station de géophysique de l’IRD à Dakar dans le cadre de la campagne de terrain SHADOW-2. Le second objectif visait à restituer puis étudier les propriétés optiques et microphysiques des couches aérosols détectées. Une méthodologie d’inversion in- novante GARRLIC/GRASP a été mise en oeuvre et améliorée pour interpréter une série d’évenements aérosols (pollution locale, poussières minérales d’origine déser- tique transportées jusqu’à Lille mais également observées à Dakar, proche des zones sources). Cette nouvelle technique d’inversion combine les mesures primaires issues de la photométrie solaire (epaisseur optique et luminances spectrales) avec les profils de retrodiffusion LiDAR à 355, 532 et 1064 nm. Les propriétés des aérosols ambiants étant également fonction de l’humididité atmosphérique, une dernière partie a porté sur la mesure du profil de rapport de mélange de la vapeur d’eau accessible à partir de LILAS.

Rapporteurs :
I. Veselovskii, Deputy Director of PIC at GPI, PIC/GPI, Troitsk
V. Amiridis, Senior Researcher, IAASARS/NOA, Athens

Examinateurs :
J. Pelon, Directeur de Recherche CNRS, LATMOS, Paris 6
O. Dubovik, Directeur de Recherche CNRS, LOA, Lille 1
G. Milinevsky, Head of the SPL, TSNUK, Kyiv

Directeur :
P. Goloub, Professeur, LOA, Lille 1

Co-directeur :
D. Tanré, DRCE CNRS, LOA, Lille 1

Financement: Région Nord-Pas-de-Calais / Université Lille 1

Laboratoire: LOA

Encadrants: P. Goloub (LOA), D. Tanré (LOA)

Aerosol properties as retrieved from the GARRLIC synergetic approach applied to multiwavelength Raman LiDAR performed over Lille and Dakar

Aerosol particles are a highly variable component of the atmosphere and are now studied by a wide community. Since 2005, LOA is developing a recognized expertize in LiDAR observation devoted to aerosols profiling. Since 2011 this activity is sup- ported by ACTRIS (Aerosol Cloud and Trace gas Infrastructure) and CaPPA (Chem- ical And Physical Properties of the Atmosphere) projects. The first objective of this work was to built, set up and characterize a new multi-wavelength Raman Polarized LiDAR (LILAS) operating at LOA observation platform located on the Campus. This system has also been operating during the SHADOW-2 field campaign (2015-2016) in M’Bour, near Dakar (Sénégal) at the IRD station. The second objective of the thesis consisted in developing aerosols retrievals and analyzing aerosols retrievals in term of optical and microphysical properties. An innovating synergetic approach (GAR- RLIC/GRASP) has been used and improved to interpret several aerosol events (local pollution, mineral dust transported to Lille and mineral dust detected in Dakar, close to sources). This new technique is combining primary data obtained from sun/sky photometer (spectral AOD and spectral radiance) and elastic LiDAR backscattering profiles (355, 532 and 1064 nm). Since aerosols properties are sensitive to atmospheric humidity, last part of the work has been devoted to profiling water vapor mixing ratio from LILAS night-time data.

Financing: Région Nord-Pas-de-Calais / Université Lille 1

Laboratory: LOA

Supervisors: P. Goloub (LOA), D. Tanré (LOA)