Nous présentons dans ce travail l’analyse des données polarimétriques obtenues depuis le sol permettant de déterminer les propriétés des aérosols. Un travail préalable de préparation des données a été mené de manière à automatiser l’ensemble des traitements. Nous avons ensuite appliqué aux données l’algorithme d’inversion en usage au sein du réseau international de photomètre solaire AERONET (Aerosol RObotic Network) en y intégrant la polarisation. Une étude de sensibilité s’appuyant sur cinq modèles représentatifs de l’aérosol désertique, industriel et urbain, jusqu’aux aérosols marins a été réalisée. Les effets du bruit, de biais sur les mesures d'épaisseur optique aérosols et des erreurs de pointage ont été évalués. Les résultats montrent l’avantage la polarisation dans le cas de concentrations importantes en particules fines. A l’inverse, la polarisation s’est révélée moins sensible à la présence d’aérosols dominés par les grosses particules. Les données acquises sur trois sites d’observation (Beijing, Dakar, Washington), ont été traitées. Les résultats montrent l’intérêt de la polarisation dans le cas de la pollution industrielle pour améliorer la restitution de la distribution de taille des particules. La prise en compte de la polarisation améliore la qualité de la restitution de partie réelle de l’indice de réfraction et de la fraction de particules sphériques, et cela en raison de la haute sensibilité de la polarisation à la forme des particules. Cette approche est particulièrement intéressante pour mieux caractériser les aérosols dans les régions affectées par la présence d’aérosols d’origine anthropique (fraction fine prononcée) ou les aérosols de mélange. / The thesis presents the efforts on including the polarimetric data to the routine inversion of the ground-based observations and analysis of the advantages obtained. To process large amount of observations a data preparation tool was developed. It is based on AERONET inversion code. To assess the importance of polarization for aerosol retrieval results, numerical test has been performed and the real measurements were processed. First, the sensitivity study has been carried out using simulated data based on five aerosol models: desert dust, urban industrial, urban clean, biomass burning and maritime. The test investigated the effects of various errors (random noise, bias in optical thickness data, pointing errors) on aerosol retrieval using polarization data. The results demonstrate the advantage of using polarization for characterization of aerosols with pronounced concentration of fine particles. In case of the coarse mode dominated aerosols, the use of polarimetric data led to minor improvements of the retrieval. Second, the extended set of AERONET observations were processed. The data for three sites have been used: GSFC, Beijing and Dakar. The results revealed advantages of polarimetric data use for characterizing fine mode aerosol including industrial pollution. The use of polarization improves the particle size distribution retrieval by decreasing overestimated fine mode and increasing the coarse mode. It increases underestimated refractive index real part and the fraction of spherical particles due to high sensitivity of polarization to particle shape. Overall, the study demonstrates a significant value of polarimetric data for improving aerosol characterization.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2015LIL10120 |
| Date | 09 July 2015 |
| Creators | Fedarenka, Anton |
| Contributors | Lille 1, Dubovik, Oleg, Goloub, Philippe |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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