Thèse Emission de Co2 et Ch4 dans les Régions Tropicales Apport des Mesures Atmosphériques en Surface et Colonnes H/F

Université Paris-Saclay GS Géosciences, climat, environnement et planètes

Établissement : Université Paris-Saclay GS Géosciences, climat, environnement et planètes
École doctorale : Sciences de l'Environnement d'Ile-de-France
Laboratoire de recherche : Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement - DRF
Direction de la thèse : François-Marie BREON ORCID 000000032128739X
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-03-31T23:59:59

Les réseaux d'observation des gaz à effet de serre (GES) atmosphériques sont aujourd'hui principalement concentrés dans l'hémisphère Nord, laissant de nombreuses régions tropicales insuffisamment couvertes malgré leur importante contribution au cycle du carbone. Les tropiques regroupent en effet les plus grandes zones humides du globe, une biodiversité exceptionnelle et des écosystèmes qui jouent un rôle majeur dans les échanges de CO2 et de CH4 avec l'atmosphère. Les études montrent que ces régions contrôlent une grande part de la variabilité interannuelle du cycle global du carbone [Piao et al. 2020] et qu'elles contribuent à près de 64 % des émissions mondiales de méthane [Saunois et al. 2025]. Pourtant, de nombreuses publications soulignent toujours les incertitudes dues à un manque de mesures de concentration dans ces zones [Saunois et al. 2025, Friedlingstein et al. 2025], limitant notre capacité à mesurer les flux de surface dans ces régions.
Un nouveau système de mesure est en développement ces dernières années. Le spectromètres à transformé de Fourier EM27/SUN, situé au sol et visant le soleil, permet d'estimer les colonnes totales de CO2, CH4, CO et H2O. Dans le cadre de l'Equipex OBS4CLIM, le Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE/IPSL) a installé ces instruments sur le continent d'Amérique du Sud (El-Alto en Bolivie, et Kourou en Guyane), sur le continent africain (Lamto en Côte d'Ivoire et AMV au Maroc) et dans l'Océan Indien (Ile Amsterdam). Sur les mêmes sites, des instruments plus classiques permettent de mesurer les concentrations au sol. Le développement de ce réseau de mesure positionne le LSCE comme un acteur important pour le suivi des gaz à effet de serre et de leur évolution. Le LSCE contribue par ailleurs à deux nouveaux projets de déploiement stations en Amérique du Sud (Copernicus-LAC) et en Afrique (HS Fondation).
Le sujet de thèse proposé vise à exploiter au mieux ces nouvelles mesures dans le but de mieux comprendre les paramètres qui contrôlent le cycle du Carbone. Dans un premier temps, il faudra caractériser les mesures EM27 et leur précision. Des campagnes de mesures inédites de profils verticaux par Aircore (0-25 km) en Afrique et Amérique du Sud, permettront d'évaluer les erreurs associées au choix des profils à-priori. L'analyse des biais des mesures spatiales se fera aussi au regard des contenus en aérosols mesurés par les instruments du réseau AERONET également installés dans les stations de mesure des GES.
Dans un second temps, les mesures (dont la précision aura été caractérisées) seront utilisées pour évaluer la précision des mesures déduites des observations par satellite. En effet, la concentration en colonne déduite des mesures EM27 est directement comparable à celles des observations spatiales. Une meilleure connaissance des précisions accessibles depuis l'espace est en effet nécessaire dans les régions tropicales qui posent des problèmes spécifiques.
Ensuite, il faudra caractériser la variabilité spatio-temporelle et les tendances des concentrations de GES (CO2, CH4, CO) dans différents environnements tropicaux en utilisant les mesures de colonne totale (EM27), les mesures de surface, l'observation spatiale, et les concentrations modélisées avec une connaissance a-priori des flux de surface. Cette analyse combinée permettra d'identifier les signatures des principales sources d'émissions, qu'elles soient anthropiques, biogéniques ou liées aux feux de biomasse. Ces travaux contribueront à une meilleure compréhension des dynamiques des cycles du carbone dans les écosystèmes tropicaux.
On pourra enfin intégrer des produits satellitaires complémentaires, tels que les cartes de distribution des feux, de zones humides, de biomasse et de SIF, en combinaison avec les observations au sol et les variables climatiques (température, humidité),

Les réseaux d'observation des gaz à effet de serre (GES) atmosphériques sont aujourd'hui principalement concentrés dans l'hémisphère Nord, laissant de nombreuses régions tropicales insuffisamment couvertes malgré leur importante contribution au cycle du carbone. Les tropiques regroupent en effet les plus grandes zones humides du globe, une biodiversité exceptionnelle et des écosystèmes qui jouent un rôle majeur dans les échanges de CO2 et de CH4 avec l'atmosphère

Valoriser un nouveau système d'observation pour mieux contraindre le cycle du carbone dans les tropiques

Un nouveau système de mesure est en développement ces dernières années. Le spectromètres à transformé de Fourier EM27/SUN, situé au sol et visant le soleil, permet d'estimer les colonnes totales de CO2, CH4, CO et H2O. Dans le cadre de l'Equipex OBS4CLIM, le Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE/IPSL) a installé ces instruments sur le continent d'Amérique du Sud (El-Alto en Bolivie, et Kourou en Guyane), sur le continent africain (Lamto en Côte d'Ivoire et AMV au Maroc) et dans l'Océan Indien (Ile Amsterdam).
Le sujet de thèse proposé vise à exploiter au mieux ces nouvelles mesures dans le but de mieux comprendre les paramètres qui contrôlent le cycle du Carbone.