d - Laboratoire d`Optique Atmosphérique

UNIVERSITÉ DES SCIENCES ET TECHNOLOGIE DE LILLE
THÈSE
Présentée par
Mickaël Houët
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ
Spécialité : « Lasers, Molécules, Rayonnement Atmosphérique »
Spectroradiométrie du rayonnement solaire UV au sol :
Améliorations apportées à l’instrumentation et au traitement des
mesures. Analyse pour l’évaluation du contenu atmosphérique en
ozone et en aérosol
Soutenue le 04 décembre 2003
Devant le jury composé de
M. A. De la Casinière
M. V.H. Peuch
M. P. Dubuisson
M. D. Gillotay
M. P. Goloub
Mme J. Lenoble
Mme C. Brogniez
Maître de conférences à l’Université de Grenoble
Ingénieur des Ponts et Chaussées, Toulouse
Maître de conférence à l’Université du littoral
Chef de travaux à l’IASB
Professeur à l’Université de Lille I
Professeur émérite à l’Université de Lille I
Professeur à l’Université de Lille I
Rapporteur
Rapporteur
Examinateur
Examinateur
Examinateur
Examinatrice
Directrice de thèse
Laboratoire d’Optique Atmosphérique
UFR de Physique Fondamentale
Université des Sciences et Technologies de Lille I
59655 Villeneuve d’Ascq Cedex France

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Remerciements
Je tiens à remercier toutes les personnes qui ont participé directement ou indirectement
à l’élaboration de cette thèse :
Colette Brogniez pour avoir accepté d’être mon directeur de thèse et qui a toujours été
disponible pour m’aider dans ma tâche.
Yves Fouquart et Didier Tanré, directeurs successifs du Laboratoire d’Optique
Atmosphérique (LOA), pour m’avoir accueilli depuis mon arrivé en DEA au sein du
laboratoire.
Alain de la Casinière et Vincent-Henri Peuch, pour avoir accepté d’être les rapporteurs de
cette thèse.
Toute l’équipe du laboratoire Interaction Rayonnement Solaire-Atmosphère (IRSA) à
Grenoble, M. Alain de la Casinière, Mme Jacqueline Lenoble, M. Thierry Cabot, Dominique
et Irina, dont la collaboration avec notre équipe UV du LOA fut toujours enrichissante.
David Bolsée et Didier Gillotay qui m’ont toujours accueilli chaleureusement au sein du
laboratoire IASB à Bruxelles.
Luc Blarel, Bahi Damiri et Thierry Podvin de l’équipe Aeronet du LOA, pour m’avoir fourni
toutes les informations et données nécéssaires sur les photomètres Cimel lorsque c’était
nécessaire.
Christian Vervaerde et René Lecoq pour m’avoir aidé dans la conception et la réalisation
d’éléments électroniques indispensables au fonctionnement de la station UV.
Jean Yves Balois pour avoir conçut certaines pièces mécaniques du spectroradiomètre.
Aux membres du LOA en général, avec qui mes échanges furent aussi divers qu’enrichissants.
Nicolas Bellouin et Fabrice Ducos, mes collègues de bureau et adversaires à Warcraft, dont la
présence a quelque peu coloré l’ambiance de travail et animé nos soirées.
Et bien sûr, Séverine, pour son soutien et sa présence

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Table des matières
1
1.1
1.2
1.3
2
2.1
2.2
2.3
2.4
Introduction…………………………………………………………...……..…….....
Présentation de la station de mesure UV au sol.………..…………………....……..
Présentation générale………………………………………………...……...……..…..
Le spectroradiomètre UV « SPUV01 » …………………………...……..……..……..
1.2.1 Description…………………………………………………...……...……..…..
1.2.2 Dernières améliorations effectuées…………………...……...……...……..…..
1.2.3 Etalonnage du spectroradiomètre………………………………...……...……..
1.2.4 Bilan des incertitudes d’une mesure spectrale réalisée par le
spectroradiomètre SPUV01……………………………………………………
Le pyranomètre UVB YES - Description utilisation et Intercomparaison avec le
spectroradiomètre SPUV01……………………………………………………………
1.3.1 Présentation………………………………………………….…………………
1.3.2 Utilisation du pyranomètre UVB YES………………………………………...
1.3.3 Comparaison avec les données du spectroradiomètre…………………………
1.3.4 Etalonnage de l’instrument YES au JRC, (Joint Research Centre)……………
Simulation d’un spectre UV.……………………………………….………..……….
Généralités……………………………………………………..………..……….….…
Les paramètres physiques d’entrée de la simulation………….………..……..……….
2.2.1 Les gaz absorbant l’UV: l’ozone et le dioxyde d’azote……………………….
2.2.2 Les aérosols………………………………………………….………..……….
2.2.3 Les nuages……………………….…………………………..………..……….
2.2.4 Les paramètres liés au site : l’altitude et l’albédo de sol……………..……….
2.2.5 La température et la pression………………….…………….………..……….
2.2.6 L’angle solaire zénithal………………….…….…………….………..……….
2.2.7 Résultats…………………………………………….……….………..……….
Effet des différents paramètres sur le résultat de la simulation………………………..
2.3.1 Effet de l’ozone…………………………………….….………..……..……….
2.3.2 Effet des aérosols…………………………………….………………..……….
2.3.3 Effet des nuages………………………………………………….………….…
2.3.4 Effet des profils Pression, Température atmosphérique et Ozone….……….…
2.3.5 Effet de l’albédo de sol………………………………..…………………….…
2.3.6 Effet de θ0……………………………………………………..…………….…
Reconstruction des éclairements à partir des transmittances……………………….…
2.4.1 Méthode utilisée……………………….…………………………………….…
2.4.2 Résultats……………………………………………………….…………….…
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