Apport de la simulation expérimentale de laboratoire aux

ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES DE L’ENVIRONNEMENT
D'ILE DE France N° 129
Proposition de sujet de thèse pour la rentrée 2016
Nom du Laboratoire d’accueil :
LISA
N° UMR :
7583
Nom du Directeur du laboratoire : P. Coll
Adresse complète du laboratoire : Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques, UMR CNRS
7583, Universités Paris-Diderot et Paris Est Créteil, CMC, 61 avenue du Général de Gaulle, 94010 Créteil
Cedex
Nom de l’Equipe d’accueil et adresse si différente de celle du laboratoire :
Nom du Directeur de thèse HDR : Formenti P.
Téléphone : 01 45 17 15 22
Mail : [email protected]
Nom du co-directeur de thèse HDR:
Téléphone :
Mail :
Nom du co-encadrant non HDR :
Téléphone :
Mail :
Titre de la thèse : Apport de la simulation expérimentale de laboratoire aux nouveaux
algorithmes de restitution des propriétés d’absorption spectrale UV/VIS des aérosols
Sujet proposé (2 pages maximum)
La représentation des aérosols, et de leurs effets direct et indirects sur le bilan radiatif terrestre demeurent
parmi les plus grandes incertitudes dans l’estimation et donc dans la prévision du changement climatique
(Boucher et al., 2013).
L'effet net des aérosols est de refroidir la planète. Néanmoins, bien que des progrès aient été accompli
pendant la dernière décennie, le 5ème rapport de l’IPCC indique sans ambiguïté que la faible connaissance de
propriétés d’absorption des aérosols est le facteur qui limite encore notre capacité à évaluer correctement leur
effet radiatif direct sur le climat (Boucher et al., 2013). En effet, selon leurs parametérisations des propriétés
d’absorption, les modèles climatiques divergent dans la détermination même du signe de l’effet radiatif
(réchauffement/refroidissement).
Les instruments satellitaires sont essentiels à ce but car ils permettent d’évaluer, à l’échelle régionale et
pluriannuelle, l‘effet des aérosols sur le bilan du rayonnement. Dans ce cadre, des récents développements
algorithmiques du LISA (Cuesta et al., 2015) et du Laboratoire d’Optique Atmosphérique (Peers et al., 2015)
permettent enfin la prise en compte des propriétés d’absorption dans les restitutions satellitaires, et qui
viennent en préparation de la nouvelle mission spatiale sur la plateforme EPS-SG, où l’instrument 3MI,
successeur de POLDER-3, sera associé au spectromètre UVNS/S5 pour restituer les propriétés optiques
spectrales des aérosols dans le domaine UV/VIS.
En appui de ces algorithmes, au cours de cette thèse nous visons à développer des parametérisations robustes
des propriétés d’absorption spectrale (UV/VIS) des aérosols atmosphériques, naturels et anthropiques, par
des expérimentations dans la chambre de simulation atmosphérique CESAM du LISA (instrument national
de l’INSU). Au cours des expérimentations, les aérosols absorbants de nature différente (poussières
minérales, carbone suie et organique issu de feux de biomasse ou pollution, ….) sont générés ou injectés dans
la chambre (enceinte fermée de 4 m3 en inox), où leurs propriétés physiques, chimiques et optiques sont
mesurées en fonction du temps en suspension. Des agents forçants (vapeur d’eau, gaz réactifs, mélanges
particulaires) peuvent également être injectés pour simuler le vieillissement atmosphérique.
Les mesures sont traitées pour développer des modèles reliant les propriétés optiques UV/VIS aux propriétés
physico-chimiques de ces aérosols, afin de servir de base au développement de look-up tables (LUT) de ces
propriétés optiques spectrales qui pourront être transférées aux algorithmes satellitaires.
La sensibilité de l’effet radiatif net à l’échelle quasi-régionale, au-dessus de terres et au-dessus des nuages,
aux LUTs pourra également être déterminée par transfert aux modèles climatiques, notamment au modèle
LMDzOR-INCA.
Type de Financements prévu autre qu’ED 129 (CNES, CEA, ADEME etc…) :
Un financement de 50% par le CNES est obtenu.
Encadrement :
Liste des autres doctorants que vous encadrés au 1er janvier 2016 (Nom, Université d’inscription, type
de financement, date de soutenance envisagée)
Lydie Mbemba-Kabuiku, Université Paris-Diderot, Contrat de doctorant CNES/ADEME, soutenance prévue
septembre 2017