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«Quantification des sources de méthane en Sibérie par inversion atmosphérique à la méso-échelle» par Antoine Berchet

Présentée par : Antoine Berchet Discipline : météorologie, océanographie physique de l'environnement Laboratoire : LSCE

Résumé :
Les émissions anthropiques et naturelles de méthane en Sibérie contribuent de manière notable, mais mal quantifiée au budget mondial de méthane (3-11% des émissions mondiales). Au sud de la région, les émissions anthropiques sont liées aux grands centres urbains. Au nord, l’extraction de gaz et de pétrole en Sibérie occidentale induit d’importantes sources anthropiques ponctuelles. Ces régions sont aussi couvertes de vastes zones humides naturelles émettant du méthane durant l’été (typiquement de mai à septembre). Nous utilisons des inversions atmosphériques régionales à la méso-échelle pour mieux comprendre les contributions de chaque processus dans le budget sibérien. Cependant, les résultats de l’inversion pâtissent des incertitudes dans les observations, dans la simulation du transport et dans l’amplitude et la distribution des émissions. Pour prendre en compte ces incertitudes, nous développons une nouvelle méthode d’inversion basée sur une marginalisation des statistiques d’erreurs. Nous testons cette méthode et documentons sa robustesse sur un cas test. Nous l’appliquons ensuite à la Sibérie. À l’aide de mesures de concentrations atmosphériques de méthane collectées par des sites d’observation de surface en Sibérie, nous estimons le budget régional de méthane sibérien à 5-28 TgCH4.a−1 (1-5% des émissions mondiales), soit une réduction de 50% des incertitudes par rapport aux précédentes études dans la région. Grâce à cette méthode, nous sommes aussi en mesure de détecter des structures d’émissions par zones de quelques milliers de km2 et leur variabilité à une résolution de 2-4 semaines.

Abstract :
Anthopogenic and natural methane emissions in Siberia significantly contribute to the global methane budget, but the magnitude of these emissions is uncertain (3-11% of global emissions). To the South, anthropogenic emissions are related to big urban centres. To the North, oil and gas extraction in the Siberian plain is responsible for conspicuous point sources. These regions are also covered by large natural wetlands emitting methane during the snow-free season, roughly from May to September. Regional atmospheric inversions at the meso-scale provide a mean for improving our knowledge on all emission process. But inversions suffer from the uncertainties in the assimilated observations, in the atmospheric transport model and in the emission magnitude and distribution. We developp a new inversion method based on error statistic marginalization in order to account for these uncertainties. We test this method on a case study and explore its robustness. We then apply it to Siberia. Using measurements of methane atmospheric concentrations gathered at Siberian surface observation sites, we find a regional methane budget in Siberia of 5-28 TgCH4 a−1 (1-5% of global emissions). This implies a reduction of 50% in the uncertainties on the regional budget. With the new method, we also can detect emission patterns at a resolution of a few thousands km2 and emission variability at a resolution of 2-4 weeks.
Informations complémentaires
Marc BOCQUET, Professeur, à l’Ecole des Ponts Paris Tech/Centre d'Enseignement et de Recherche en Environnement Atmosphérique (CEREA) - Marne-la-Vallée - Rapporteur
Philippe RICAUD, Directeur de Recherche, à Météo France/Centre National de Recherches Météorologiques - Groupe d'étude de l'Atmosphère Météorologique (CNRM-GAME) - UMR 3589 - Toulouse - Rapporteur
Frédéric CHEVALLIER, Chercheur, Habilité à Diriger des Recherches, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/ Laboratoire des Sciences, du Climat et de l’Environnement (LSCE) - Gif/Yvette - Directeur de thèse
Guy CERNOGORA, Professeur Emérite, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire Atmosphère, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) - Guyancourt - Examinateur
Fatima LAGGOUN-DEFARGE, Chargée de Recherche, à l’Institut des Sciences de la Terre d’Orléans (ISTO) - Orléans - UMR 6113 - Examinateur
Isabelle PISON, Physicien-adjoint, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire des Sciences, du Climat et de l’Environnement (LSCE) - Gif/Yvette - Examinateur
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