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NOEMI IR Chef de projet ou expert en conception ou intégration d'instruments
NOEMI P58080, Chef de projet en conception et intégration d'instruments scientifiques
vendredi 7 janvier 2011
Soutenance de Thèse de C. Pierre le 07/12/2010 à 14h
Caroline PIERRE, doctorante à l'UPMC, soutiendra sa thèse intitulée :
"Variabilité interannuelle des émissions d'aérosols minéraux en région semi-aride sahélienne"
le mardi 7 décembre 2010 à 14h00 dans la salle 010 du batiment L2 (rez-de-chaussée), au CMC de l'université de Créteil-Paris Est,
Devant le jury composé de :
Guy Cautenet (Rapporteur)
Jean-Louis Roujean (Rapporteur)
Hélène Chepfer (Examinatrice)
Eric Mougin (Examinateur)
Patricia de Rosnay (Examinatrice)
Gilles Bergametti (Directeur de thèse)
Béatrice Marticorena (Co-directrice de thèse)
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Résumé de la thèse
Les aérosols minéraux constituent une des plus importantes sources en masse des aérosols atmosphériques. Ces particules ont différents impacts sur l'environnement : elles exercent un forçage radiatif, et peuvent intervenir dans la chimie hétérogène atmosphérique, ainsi que dans la dynamique des nuages. Elles jouent aussi un rôle dans la redistribution de matière à l'échelle globale, notamment par leur dépôt loin des zones sources.
L'estimation des quantités d'aérosols minéraux présents dans l'atmosphère, et donc de leurs flux d'émission, qui se font sous l'action du vent en zones arides et semi-arides, demeure l'objet de fortes incertitudes. Si les émissions de particules minérales en zones arides sont relativement bien contraintes à l'heure actuelle, les processus d'érosion éolienne en zones semi-arides sont plus complexes, en raison notamment de la dynamique des états de surface. L'objectif de cette étude est de quantifier les émissions d'aérosols minéraux par érosion éolienne en zone semi-aride sahélienne, et plus précisément d'estimer l'impact de la végétation saisonnière sur ces émissions, sans prendre en compte à ce stade les perturbations induites par l'action de l'homme.
Nous avons mis en oeuvre des outils de modélisation pour simuler le couvert végétal saisonnier et l'émission d'aérosols par érosion éolienne.
La zone d'étude est la ceinture sahélienne, de 10°N à 20°N et de 20°W à 35°E. Les résolutions spatiales retenues sont de 0.10° à 0.25° et 0.5°, et la résolution temporelle de 1 à 10 jours. Afin de pouvoir tenir compte de la variabilité interannuelle des phénomènes observés, la couverture temporelle de l'étude est de 4 ans, sur la période 2004-2007.
En régions semi-arides, la disponibilité en eau est le principal facteur limitant le développement de la végétation. Trois produits d'estimation
des précipitations issus d'observations satellitaires (CMORPH, RFE2.0 et TRMM3B42) ont donc été comparés entre eux et comparés à des mesures de pluviomètres spatialement interpolées (AGHRYMET), au cours de la saison des pluies au Sahel. Trois critères de comparaisons ont été définis pour qualifier leur pertinence en termes de dynamique de la végétation (distribution spatiale, fréquence journalière et quantités des précipitations). Les trois produits sélectionnés montrent un bon accord sur la ceinture sahélienne, et ce pour les trois critères. De plus, le niveau d'accord est stable au cours du temps, de l'échelle intrasaisonnière à l'échelle interannuelle.
La végétation est simulée avec le modèle STEP, conçu spécifiquement pour reproduire la dynamique de la végétation sahélienne. Les simulations sont réalisées en utilisant en entrée les trois champs de pluie issus de l'étape précédente. Les résultats sont comparés à des observations régionales issues de mesures satellitaires (LAI MODIS). Les critères de comparaisons sont déterminés pour leur pertinence en termes de caractérisation de l'état de la surface (limite nord, dates de démarrage et de maximum, et valeurs du maximum de végétation). Ces comparaisons montrent la capacité du modèle utilisé à reproduire la dynamique régionale annuelle. Les différentes phases du cycle végétatif sont bien restituées, avec toutefois des réserves sur le démarrage précis de la pousse. Les émissions d'aérosols désertiques sont simulées en utilisant le modèle DPM, qui repose sur la description explicite des processus physiques mis en jeu. Les caractéristiques des états de surface en l'absence de végétation (rugosité, types de sol) sont décrites en se basant sur de produits de surface satellitaires et de données issus de d'analyses géomorphologiques. En période végétative, les caractéristiques du couvert végétal simulé (hauteur, taux de couverture) sont converties en termes de rugosité dynamique de la surface. L'effet de l'humidité gravimétrique de la couche superficielle du sol est également pris en compte. L'impact de ces différents facteurs est alors illustré, notamment les différences dues à la présence du couvert végétal, en termes d'émissions d'aérosols minéraux, dans une zone définie comme la « frange émissive saisonnièrement végétalisée », et dont l'étendue varie selon l'année et le produit de pluie utilisé en forçage. Pour la période 2004 à 2007, la strate herbacée saisonnière présente ainsi une capacité d'inhibition des émissions de l'ordre de 6 à 26% en masse du flux total annuel de cette frange, qui lui peut varier de 1 à 35 Mt environ.
Mots clés : aérosols minéraux, émissions, érosion éolienne, Sahel, précipitations, produits satellitaires, végétation, simulations, LAI.
vendredi 3 décembre 2010
NOEMI P58004 : AI BAP E développement d'applications
Un NOEMI, AI BAP E, développement d'applications ouvert à la campagne d'Hiver à partir du 23 Novembre 2010
mardi 23 novembre 2010
Journal d'une jeune chercheuse aux Kerguelen
Une thèse au bout du monde !
Alexie Heimburger est doctorante au LISA et à l’Université Paris Diderot. Elle a commencé, le 1er octobre 2010. Dans le cadre de sa thèse, elle étudie le dépôt des poussières atmosphériques sur l’océan Austral. Sa zone d’étude se situe aux îles Kerguelen.
Cette campagne de terrain, commencé le 5 novembre, prend fin le 30 décembre 2010.
Au cours de ces semaines, notre jeune chercheuse nous décrit, jour après jour, dans son carnet de bord, ses journées : prélèvements des retombées, observations, réflexions, imprévus,…
Nous vivrons nous aussi cette mission, à son rythme, pour mieux comprendre son travail et l’intérêt de ses recherches. Ce sera aussi une occasion de nous sensibiliser au métier de chercheur
A suivre ici :
http://www.univ-paris-diderot.fr/sc/site.php?bc=kerguelen&np=TOUT&g=sm
mardi 23 novembre 2010
Soutenance de Thèse de E. Arzoumanian le 02/12/10 à l'U-pec
Emmanuel Arzoumanian, doctorant au LISA, soutiendra sa thèse le le jeudi 2 Décembre 2010 à 14h30 dans la salle des thèses de l’université Paris Est – 61, avenue du Général de Gaulle, 94010 Créteil – Salle des Thèses, niveau Dalle.
Développement du projet SETUP (Simulations Expérimentale et Théorique Utiles à la Planétologie) Application à l’étude de la physico-chimie de l’atmosphère de Titan.
Composition du jury :
Jean-Claude Guillemin (Rapporteur)
Michel Dobrijevic (Rapporteur)
Guy Cernogora (Examinateur)
Eric Chassefière (Examinateur)
Yves Benilan (Co-directeur de thèse)
Marie-Claire Gazeau (Directrice de thèse)
Résumé de la thèse
Le travail de cette thèse s’inscrit dans le cadre du développement du programme S.E.T.U.P. (Simulations Expérimentale et Théorique Utiles à la planétologie) dont l’objectif est d’effectuer des simulations représentatives de l’atmosphère de Titan et de déterminer les processus physico-chimiques qui y sont impliqués. Pour ce faire, un dispositif expérimental combine deux types de dépôts d’énergie (électrons et photons) représentatifs des processus de dissociation des molécules N2 et CH4 qui composent majoritairement l’atmosphère de Titan. De plus, une technique d’analyse par spectroscopie laser doit permettre d’identifier et de quantifier des produits et donc de suivre l’évolution du mélange réactionnel in situ en temps réel.
La méthodologie adoptée pour la mise en œuvre des expériences de simulations a été de caractériser l’ensemble des étapes depuis les sources énergétiques jusqu’à l’analyse des produits et de développer les outils de modélisation nécessaires à l’interprétation des expériences.
Dans un premier temps, il s’est agit de mieux caractériser les deux types de photolyse du méthane envisagés. En effet, il est prévu d’utiliser soit une lampe UV délivrant un rayonnement à Lyman-a (121,6 nm) soit un laser excimère KrF pulsé délivrant un rayonnement à 248 nm. Ce dernier doit en effet permettre des études cinétiques concernant les espèces à courte durée de vie. Des expériences d’irradiation de CH4 et d’un mélange N2/CH4 aux deux longueurs d’onde ont été menées puis simulées grâce à un modèle 0D.
L’analyse fine des résultats issus des irradiations de CH4 à Lyman-a montre que des travaux complémentaires sont nécessaires pour comprendre les différences entre les expériences et le modèle chimique. En particulier, une caractérisation de l’émission de la lampe s’est avérée indispensable et a été réalisée afin d’améliorer la compréhension de la chimie mise en jeu. Les résultats obtenus lors de l’irradiation à 248 nm suggèrent que la source laser utilisée pourrait provoquer l’ionisation de CH4 et induire une chimie ionique qui n’était pas envisagée au départ. Ce type d’irradiation pourrait se révéler intéressant pour étudier les processus ionosphériques de l’atmosphère de Titan. En revanche, cette source doit être abandonnée pour l’étude de la chimie des neutres. Une source pulsée à Lyman-a devra être développée.
Dans un deuxième temps, trois types d’expériences préliminaires de simulations de l’atmosphère de Titan ont été effectuées. Afin de mieux comprendre l’importance relative de chaque source énergétique, des expériences dites de « plasma » où N2 et CH4 sont dissociés simultanément dans un plasma crée par décharge microonde, ont tout d’abord été menées. Ensuite, des expériences dites de « post-décharge » où CH4 est introduit dans l’enceinte après la dissociation de N2 par plasma, ont été conduites. Et enfin, des expériences dites de « couplage », censées mieux représenter les processus de l’atmosphère de Titan où CH4, toujours introduit en post-décharge, est cette fois photodissocié à Lyman-a, ont été réalisées.
Lors des expériences « plasma », dix composés sont identifiés : HCN, NH3, HC3N, C2H2, C2H4, C2H6, C3H4, C4H2, HC5N et C6H2. Leur abondance est globalement en bon accord avec celle déterminée par les observations de la haute atmosphère de Titan dans la zone comprise entre 900 et 1200 km d’altitude validant ainsi le module plasma du dispositif. Lors des expériences « post-décharge » et « couplage », seuls les composés azotés HCN et NH3 sont formés et cela indépendamment du fait que le CH4 subisse ou pas une irradiation UV. Ce résultat s’explique par le fait que le taux de photodissociation du CH4 se révèle très inférieur à la dissociation de N2 par les électrons, ce qui empêche une complexification chimique des hydrocarbures dans les simulations. Il s’avère donc indispensable de modifier la source de rayonnement à Lyman-a afin d’être beaucoup plus efficace en terme de flux.
Les résultats acquis grâce à cette méthodologie « étape par étape » ont permis de mettre en évidence les paramètres qu’il faut impérativement maîtriser pour la mise en œuvre de simulations pertinentes de l’atmosphère de Titan. Ils définissent aussi l’orientation des futurs développements du projet SETUP.
Mots clés : Titan, photochimie, expérience de simulation, modélisation, plasma, méthane, spectroscopie
vendredi 19 novembre 2010