Télédétection du CO2 atmosphérique par Lidar DIAL Doppler Hétérodyne à 2 microns.

Le travail de these s'organise en plusieurs parties. Le premier chapitre decrit le cadre scientifique dans lequel s'inscrit la these : branche atmospherique du cycle du carbone, changement climatique et protocole de Kyoto, reseau de mesures actuel et principales missions spatiales. Ce chapitre montre notamment comment s'inserent les differents aspects que j'ai traite pendant la these: modelisation, experimentation et etudes theoriques dans le cadre plus general de la restitution des flux de surface et de la mesure du C02 atmospherique. Au final, je m'interesse plus particulierement a l'apport scientifique et aux objectifs d'une mesure de C02 atmospherique par Lidar DIAL a partir de l'espace. Dans le chapitre II, on s'interesse au domaine d'etude et plus particulierement a l'evolution du C02 atmospherique a la meso-echelle. La representativite temporelle horizontale et verticale d'une mesure de C02 est evaluee dans le but de cadrer l'etude experimentale. Par ailleurs on y etudie les processus a l'origine de la variabilite du rapport de melange dans les differentes parties de 1'atmosphere pour mettre au point une methode de mesure efficace permettant de rendre compte des phenomenes observes. Nous verrons comment cc travail d'etude du C02 atmospherique a la moyenne echelle a permis, entre autre, de mettre au point une methode originale de restitution et de caracterisation des flux de surface naturels dans la region du Sud-Ouest parisien. Fort de cette etude et des objectifs de mesure decrits dans le chapitre I, le chapitre III discute la mesure DIAL avant d'en rechercher une optimisation pour obtenir le maximum de precision sur la mesure de concentration. Un soin tout particulier est porte a la spectroscopie, a l'optimisation de parametre tels que l'epaisseur optique de la colonne d'air sondee et l'energie des impulsions lasers emises dans l'atmosphere, et a l'analyse des erreurs statistiques et systematiques. Le chapitre IV decrit le systeme experimental realise au Laboratoire de Meteorologie dynamique pendant ces trois annees: LIDIA. " Lidar pour la mesure du Dioxyde de carbone Atmospherique ". Le Lidar DIAL Doppler a ete concu a partir d'un Lidar Doppler deja existant au Service d'Aeronomie [Bruneau-00, Le Rille-02]. Le chapitre decrit le Lidar, les differentes transformations, les elements ajoutes et les performances du systeme global dans le cadre des mesures DIAL. Un interet particulier est donne au traitement de signal. Suit alors la partie principale du travail de recherche avec la presentation et la discussion des resultats experimentaux. Des mesures realisees de jour et de nuit en fin d'annee 2004 et pendant l'annee 2005 y sont decrites pour illustrer les differentes possibilites d'une mesure DIAL pour repondre aux objectifs scientifiques decrits dans le chapitre I : mesures integrees au niveau du sol et validation avec des mesures in-situ, mesures verticales dans la couche limite atmospherique (CLA), utilisation des cibles nuageuses, mesures dans la troposphere libre et mesures resolues dans la CLA. Nous voyons notamment l'apport de mesures de vent et de vitesses verticales simultanees avec des mesures de concentration pour expliquer les processus naturels ou anthropiques a l'origine de la variation temporelle du rapport de melange en CO2. Le dernier chapitre s'appuie sur le travail experimental precedent pour prevoir les performances de futurs systemes de mesure DIAL aeroporte ou spatial capable de repondre aux objectifs scientifiques a moyen et long terme. Differentes perspectives de travail pour l'amelioration du systeme experimental et pour la conception d'un nouveau systeme y sont abordees. Enfin une conclusion permet de souligner et de rassembler les principaux resultats du travail de these.