C'est dans les années 1980 que l'importance de l'Atlantique Tropical sur le climat des régions avoisinantes a été clairement mise en évidence, notamment grâce à l'expérience FOCAL-SEQUAL. Celle-ci a également permis d'observer des tourbillons et des ondes océaniques influant sur la circulation et les transports de chaleur de petite et moyenne échelles spatio-temporelles. Avec le programme WOCE des années 1990 et les mesures effectuées de la surface au fond de l'océan, le rôle de l'Atlantique Tropical sur la circulation thermohaline de grande échelle a pu également être identifié. Dans ce mémoire, je vais décrire mes différentes contributions aux observations et aux analyses portant sur toutes les dimensions de ce bassin Atlantique Tropical, de la surface au fond, et de l'Ouest vers l'Est et le Golfe de Guinée. Ces travaux m'ont amené à initier et à coordonner des programmes de recherche et de formation universitaire, qui seront également évoqués. Je conclurai par des perspectives de recherche spécifiques à la région Est du bassin, et d'observations, tant en terme de campagnes de mesures que de réseaux.

Il a été démontré que l'ozone troposphérique mesuré à la Réunion subit à la fois l'influence des feux de biomasse d'Afrique du Sud et de Madagascar, mais aussi l'influence d'intrusions stratosphériques. Situé à 21° Sud, le site est fortement influencée par le courant jet subtropical en hiver austral mais aussi au printemps austral. Le début des mesures d'ozone troposphérique à la Réunion date de 1992 avec les premiers radiosondages. L'installation d'un lidar dial a permis d'enrichir les mesures d'ozone troposphérique à partir de 1998. Des mesures d'ozone par radiosondages ont également lieu à Irene en Afrique du Sud depuis 1990. En 1998, les sites d'Irene et de la Réunion ont intégré le réseau SHADOZ (Thompson et al. , 2003). Les travaux présentés visent à analyser la base de données ozone de la Réunion avec une approche lagrangienne afin de déterminer l'influence relative des sources photochimique et stratosphérique sur l'ozone troposphérique. Ce travail commence par une étude comparative de la climatologie et des tendances de l'ozone troposphérique pour deux sites de la région : l'île de la Réunion et Irene en Afrique du Sud. Les tendances de l'ozone troposphérique ont été calculées sur l'ensemble de la base de données de la Réunion et d'Irene à la fois sur la colonne troposphérique totale et aussi en subdivisant la troposphère en couches atmosphériques représentatives de la basse, moyenne et haute troposphère. Ce travail d'examen des données, de bilan climatologique et de calcul de tendances a permis de mettre en évidence les caractéristiques spécifiques des données, les caractéristiques climatologiques de l'ozone troposphérique dans la région et de poser une hypothèse sur l'évolution des sources d'ozone dans la région. Par la suite, l'analyse de la base de données ozone de la Réunion à l'aide de l'outil trajectographique lagrangien Lacytraj a permis de mettre en évidence la saisonnalité des intrusions stratosphériques ainsi que leurs caractéristiques saisonnières à savoir la profondeur des intrusions, le rapport de mélange en ozone associé aux masses d'air d'origine stratosphérique, les distributions verticales saisonnières des intrusions stratosphériques.

Ce travail évalue le potentiel du zinc et plus particulièrement des terres rares à tracer les différents processus le long d'une catena issue d'une formation carbonatée constituée d'une succession de bancs marneux et calcaires, et ayant subi des processus de décarbonatation, des conditions redox en lien avec l'hydromorphie et de l'éluviation. L'approche choisie repose (i) sur la spéciation des terres rares, à l'aide de méthodes physiques et chimiques, dans les traits pédologiques formés par les différents processus et des matériaux aux dépens desquels ils se sont développés, (ii) sur la quantification par bilan de masse des flux de terres rares et éléments majeurs associés. Ce travail a nécessité deux mises aux points méthodologiques : une méthode de normalisation des terres rares, basée sur l'enfoncement des fronts de transformation afin de quantifier l'impact des processus successifs sur le fractionnement des terres rares ; une méthodologie de reconstruction des matériaux parentaux pour chacun des horizons, l'approche par bilan de masse nécessitant une connaissance des stocks initiaux. L'impact de deux processus sur les fractionnements de terres rares est ensuite plus particulièrement abordé : la décarbonatation des matériaux parentaux et les processus d'oxydo-réduction. On montre ainsi l'importance de comparer les quantités mises en solution aux flux calculés par les bilans de masse pour prédire le devenir des éléments libérés et l'intérêt des terres rares pour quantifier les cycles de dissolution/précipitation des oxydes de fer et de manganèse.

Des nouvelles courbes de polarisation et de radiances en fonction de l'angle de diffusion sont étudiées à _ = 632,8 nm et 543,5 nm en utilisant des instruments PROGRA2 (Propriétés Optiques des GRains Astronomiques et Atmosphériques) pour différents types d'échantillons de suie et de noir de carbone en lévitation dans l'air et déposés sur une surface. Les échantillons de suie sont produits dans des conditions de combustion différentes, affectant ainsi leurs propriétés morphologiques. Un générateur de suie a été également utilisé pour étudier des suies 'jeunes' émises par la combustion du propane. Une comparaison des propriétés optiques entre les suies en lévitation et déposées sur une surface a été discutée. Enfin, ces courbes sont comparées à celles produites par différents types de sable. Les amplitudes de polarisation produites par la suie diffèrent en fonction du diamètre des particules primaires et de la distribution en taille. Ces courbes seules sont donc insuffisantes pour estimer la nature des agglomérats solides qui pourraient être détectés par des mesures à distance dans la stratosphère. D'autre part les courbes de radiance produites par ces échantillons montrent un comportement différent de celles produites par les échantillons de sable et par la poussière interplanétaire. Il est donc important lors de l'interprétation des mesures stratosphériques de combiner les courbes de radiances avec les courbes de polarisation pour déterminer la nature des agglomérats et de fournir des informations sur la nature de suie détectée telle que la taille des particules primaires ainsi que la distribution en taille.

L'étude des aérosols de la stratosphère est primordiale pour modéliser précisément le bilan radiatif terrestre, et pour évaluer l'influence des particules sur le cycle de destruction de l'ozone. Depuis la découverte de la couche de Junge, ce domaine de recherche connaît différents décors, du plus important contenu en aérosols du dernier siècle après l'éruption du Mont Pinatubo en 1991, à un rétablissement vers les faibles niveaux atteints dans les années 2000, qui permet l'étude des particules autres que celles d'origine volcanique. Cependant, à ce jour, le degré de connaissance est faible quant à la distribution spatiale et verticale de ces aérosols dans la moyenne et haute stratosphère. Leur détection présente plusieurs difficultés: les particules ont une grande variété d'origines, compositions, tailles et formes, et leurs faibles épaisseurs optiques rendent indispensables des résultats précis. Un algorithme d'inversion développé au LPC2E a été adapté à l'analyse des données de niveau 1b de l'instrument GOMOS à bord d'ENVISAT, qui emploie la technique d'occultation stellaire, et fournit une bonne (mais irrégulière) couverture géographique et temporelle des mesures; un critère de sélection est d'ailleurs nécessaire du fait de l'utilisation de sources lumineuses de propriétés différentes. La méthode mise au point est validée pour l'étude de l'extinction induite par les aérosols; une climatologie globale est alors établie pour la période allant d'août 2002 à juillet 2006, et indique la présence permanente de particules dans l'ensemble du globe, jusqu'à environ 45 km d'altitude. La variabilité temporelle de l'extinction montre une augmentation progressive du contenu moyen depuis 2002 aux latitudes tropicales dans la basse stratosphère, et a permis d'évaluer l'effet de l'oscillation quasi-biennale et d'étudier d'autres variations saisonnières. La dépendance spectrale permet de déduire certaines spécificités concernant la taille et la nature des aérosols, majoritairement des particules sulfatées, mais également des suies en provenance de la troposphère et des particules d'origine interplanétaire.

Le golfe du Tonkin, située dans la mer de l'Est/la mer de Chine du Sud, est une zone de fort intérêt écologique, touristique et économique. Améliorer notre connaissance de ses processus hydro-sédimentaires (transport de particules en suspension) est d'une grande importance. L'objectif scientifique de cette étude est de revoir les processus physiques dominants qui caractérisent la dynamique des marées dans le golfe du Tonkin en utilisant un modèle à haute résolution et la combinaison de toutes les données disponibles. Une attention particulière est donc accordée à un examen croisé du modèle, des marégraphes et de l'altimétrie en zone côtière, ainsi qu'à l'étalonnage du modèle dérivé d'un ensemble d'expériences de sensibilité aux paramètres. Le bilan d'énergie des marées du golfe (flux d'énergie et de dissipation) est ensuite analysé et ses propriétés de résonance sont évaluées et comparées avec des modèles idéalisés et les observations. Ensuite, la marée résiduelle eulérienne et lagrangienne est évaluée. Enfin, on montre que le mélange de marée ne suffit pas à expliquer les structures frontales observées et associées à des concentrations élevées de chlorophylle.

The ocean emission and subsequent oxidation of dimethylsulfide (DMS) provides a source of sulfate in the atmosphere, potentially affecting the amount of solar radiation reaching the Earth's surface through both direct and indirect radiative effects of sulfate aerosols. DMS in the ocean can be quite variable with season and location, which in turn leads to high spatial and temporal variability of ocean DMS emissions. This study tested currently available observational and empirically-based climatologies of DMS concentration in the surface ocean. The exploration of the existing parameterizations mainly reveals the limitations of estimating DMS with an empirical model based on variables such as chlorophyll and mixed layer depth. The different algorithms show significant differences in spatial pattern, and none correlate strongly with observations. There is considerable uncertainty both in terms of the spatiotemporal distribution in DMS concentration and flux, as well as in the global total DMS flux. The present research investigates the influence of DMS on sulfate aerosols and radiative fluxes given different DMS climatologies in the fourth generation of the Canadian Global Atmospheric Climate Model (CanAM4.1). In general, the response in the radiative flux seems to follow the variation in the global mean flux of DMS linearly. Differences in the spatial and temporal structure of oceanic DMS have only a secondary effect on the radiative changes. The overall response of the atmosphere to the presence or absence of structure of DMS in space and time is distinctly smaller compared to the possible uncertainty of this response associated with the magnitude of the annually averaged global flux. / Graduate / 0425 / 0725 / 0416 / jetesdal@uvic.ca

Thesis (M.S.)--University of Hawaii at Manoa, 2005. / Includes bibliographical references (leaves 114-129). / xii, 129 leaves, bound ill. 29 cm

Thesis (Ph. D. ) University of Washington, 1996. / Vita. Includes bibliographical references (leaves [143]-146).

Thesis (Ph.D.)--Flinders University, School of Chemistry, Physics & Earth Sciences. / Typescript bound. Includes bibliographical references: (leaves xx) Also available online.