1 Titre these Analyses statistiques de la variabilité de lozone et de la température dans la moyenne atmosphère à partir des données des Services d'Observation.

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1 1 Titre these Analyses statistiques de la variabilité de lozone et de la température dans la moyenne atmosphère à partir des données des Services d'Observation NDSC et MOZAIC Analyses statistiques de la variabilité de lozone et de la température dans la moyenne atmosphère à partir des données des Services d'Observation NDSC et MOZAIC Borchi François, Keckhut Philippe, Pommereau Jean-Pierre, Goutail Florence, Naveau Philippe, Bekki Slimane, Hauchecorne Alain & Colette Augustin

2 2 NDSC Ondelettes : Etude de la variat° interannuelle de lO 3 Surveillance et étude des changements de la stratosphère Régres. Multilinéaire : Tendance de lO 3 et Températ. processus chimiques, dynamiques, radiatifs et hors atmosphère Contribution et impact climatique? Homme ? Climat Assimilation : Validation/exploitation des satellites Objectif : Interaction entre lozone stratosphérique et le climat An. Multidim. : Etude de lHT/BS aux mid-latitudes MOZAIC Quels outils ?

3 3 Méthodes statistiques : Analyse en Composantes Principales, Classification (CHA, K-means), Analyse Discriminante. => Discrimination de masses dair Borchi & Marenco, Atmos. Env., 2002, Borchi et al., Atmos. Env., 2005, Borchi et al., soumis à Annales Geophys., 2005. Résultats : Existence dune zone de mélange => Variation saisonnière Existence dune stratosphère «humide» Analyses Multidimensionnelles : Échanges aux moyennes latitudes SO MOZAIC : O 3, H 2 O et T° mesurés à bord de 5 avions de ligne.

4 4 Analyses Multidimensionnelles : Applications récentes Résultats : 4 classes de cirrus plus ou moins épais : => 1 classe proche de la tropopause => 3 classes plus bas dans la troposphère. Classification de cirrus à lOHP (lidar) Keckhut, Borchi, Bekki, Hauchecorne & SiLaouina, J.A.M., 2005. Discrimination des feuillets dO 3 en Europe (MOZAIC, lidars et sondes O 3, H 2 O) Colette, Ancellet & Borchi, At.Env., 2005. Résultats : Méthode optimale de classification des feuillets. Caractériser ces feuillets ainsi que leur origine : => Basse stratosphère, couche limite polluée, troposphère libre.

5 5 Objectifs : Assimiler lO 3 et le NO 2 de GOMOS dans le modèle MIMOSA, Appliquer à dautres instruments (OMI, TOMS 3, GOME 2) à partir du réseau NDSC. Assimilation : Validation et exploitation satellite S. Rharmili & S. Bekki Assimilation de lO 3 de GOMOS dans MIMOSA Ozone à 550K (ppbv) Vortex avec MIMOSA (23-25 sept. 2002) Vortex avec MIMOSA + GOMOS 200030004000 Méthodes : Outils dassimilation Coïncidences spatio-temporelles parfaites Amélioration de la validation, Combinaison de satellites => long terme. Champs globaux Distribution spatio-temporelle à léchelle globale.

6 6 Ondelettes : variations de lozone arctique à partir du satellite TOMS Méthode : Non decimated wavelet transform (NWT) => Déterminer la date de rupture des variations de la colonne dO 3. Naveau, Keckhut, Borchi, Hauchecorne & Goldfarb, J.A.S.T.P., en cours. Résultats : 2 types de rupture dans les variations dO 3 => lune nette au printemps lautre plus diffuse => 2 types dhiver = lun froid et vortex isolé lautre chaud et vortex mal isolé Jours julien 50 100 150200250300 D1 D2 D3 D4 Rupture dans les variations dozone

7 7 Régression : Tendance à long terme de la température du SO NDSC Keckhut et al., J. Geophys. Res., 2001 Méthodes : Régression multilinéaires : T(t) = moy + Saison(t) + At (+At 2 ?) + BSolaire + CQBO + DENSO + EAérosol + Nt A, A = amplitudes des tendances B, C, D, E = facteurs des variabilités naturelles N = résidus (bruit) Résultats : Refroidissement de la strato. 1-3K/Décade Problèmes de la non linéarité et de la dépendance des variables => Quels outils ?

8 8 Méthodes : Régression multilinéaire et ultérieurement ondelettes à partir des SAOZ sol. Objectifs : Détecter le rétablissement attendu de lO 3. Comparer limpact des processus naturels à celui de lhomme. Régression : Tendances à long terme de lO 3 et du NO 2 du SO SAOZ / NDSC Tendance linéaire de la colonne dO 3 à Bauru (Brésil) O3 résiduel sans la variation saisonnière (%) O3 résiduel final (%) Lissage sur 13 mois 19961997199819992000200120022003 Différence relative (%) Système dAnalyse par Obervations Zénithales : spectromètres UV-Visible, O 3 et NO 2 total. F. Goutail

9 9 Conclusions : Classification de masses dair (à la tropopause, feuillet dO 3 dans la HT) et de cirrus par Analyses Multidimensionnelles (ACP, clusters, AD). Outils dassimilation à partir du modèle MIMOSA. Détermination de la date de rupture des variations de lO 3 arctique à partir dondelettes. Tendances linéaires de lO 3 et de la T° de la stratosphère par régressions multilinéaires. Perspectives : Outils dassimilation => validation et exploitation scientifique des satellites. Outils statistiques plus performants => tendances et variabilités de lO 3 et Température modèle linéaire généralisé, ondelettes, réseau de neurones, modèle général additif, etc. ? Conclusions et perspectives