Propriétés de l’aérosol en atmosphères claire et nuageuse à partir des champs de luminances polarisées et spectrales. 

Doctorante: Fanny PEERS

La connaissance de l’impact radiatif des particules aérosols constitue l’un des enjeux des sciences du climat. Ces particules microscopiques affectent le climat de manière directe en interagissant avec les rayonnements solaire et tellurique mais aussi de manière indirecte en modifiant les propriétés microphysiques des nuages. Les méthodes de télédétection spatiale s’appuyant sur les mesures passives permettent d’estimer l’abondance et la taille des aérosols. Les paramètres décrivant l’aérosol sont actuellement restitués avec une plus grande précision au- dessus des océans qu’au-dessus des continents. Dans ce dernier cas, la principale difficulté consiste à séparer la contribution radiative de l’aérosol de celle de la surface, typiquement plus intense que celle de l’aérosol. Pour une raison similaire, la détection des aérosols est actuellement restreinte aux situations en ciel clair (« sans nuage ») puisque les nuages constituent une cible particulièrement brillante.

Le sujet de thèse porte sur le développement de méthodologies innovantes pour déterminer les propriétés des particules aérosols présentes au-dessus des nuages et au-dessus des surfaces terrestres en ciel clair. Le but de ces recherches est de réduire les incertitudes liées à la présence d’aérosols dans ces situations restant encore très mal appréhendées depuis l’espace. L’étude des aérosols transportés au-dessus des nuages vient de débuter au laboratoire (Waquet et al., 2009). Une méthode s’appuyant sur les mesures polarisées de l’instrument spatial POLDER a été développée. Elle donne accès à l’épaisseur optique de la couche d’aérosols transportés au-dessus de nuages optiquement épais. L’étudiante s’implique dans l’analyse des propriétés des couches d’aérosols détectées par cette méthode. Le développement de nouveaux algorithmes d’inversion en ciel clair s’appuie également sur l’utilisation des mesures aéroportées d’un polarimètre prototype récemment développé au laboratoire. Cet instrument, nommé OSIRIS, est construit sur le même principe que l’instrument POLDER et préfigure une nouvelle génération de polarimètres spatiaux permettant des mesures multi-angulaires et polarisées couvrant le spectre du visible au moyen-infrarouge. OSIRIS devrait participer à une campagne de mesures aéroportées dans le Sud de la France et en Méditerranée (Juin-Juillet 2013) dans le cadre de l’expérience internationale ChArMEx. L’étudiante participe aux activités de caractérisation instrumentale déjà engagées au laboratoire et participe au dépouillement des mesures de cette campagne. L’étudiante se familiarise avec les algorithmes s’appuyant sur la «méthode d’estimation optimale » qui permet de déterminer la quantité d’aérosols ainsi qu’un modèle microphysique détaillé de particule aérosol quel que soit le type de scènes rencontré. Selon l’avancement des travaux, le développement de méthodes originales restituant simultanément les propriétés des aérosols et des nuages, pour des situations complexes (ex : aérosols au-dessus de nuages fins ou cas de mélange), pourra être envisagé. Ce dernier point sera illustré à partir des mesures d’OSIRIS ou de POLDER. 

Directeur de thèse: Philippe GOLOUB (LOA)
Co-encadrant: Fabien WAQUET (LOA)

Laboratoire: LOA

Financement: ministériel