Analyses atmosphériques par mesures infrarouges à haute résolution spectrale

URL d'accès : http://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupver...

Auteur(s):  Herbin, Hervé
Date de soutenance : 01/12/2014
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Français
Garant ou directeur :  Tanré, Didier
Laboratoire : Laboratoire d'optique atmosphérique (LOA)
Ecole doctorale : 

Classification : Sciences de la terre
Discipline : Physique de l'atmossphère
Mots-clés : Spectroscopie infrarouge à haute résolution spectrale
Atmosphère -- Composition -- Télédétection
Fourier, Spectroscopie infrarouge à transformée de
Protoxyde d'azote -- Spectres -- Analyse
Aérosols atmosphériques -- Propriétés optiques
Transfert radiatif -- Modèles mathématiques
Inversion (géophysique)
Interaction sol-atmosphère

Résumé : De par ses nombreuses implications sur le climat, la météorologie ou la santé, l’étude de la composition de l’atmosphère terrestre est désormais un domaine de recherche d’envergure, qui la place au cœur des enjeux sociétaux. En effet, l’impact de l’activité humaine est avéré et se traduit notamment à l’échelle locale par l’émission de polluants gazeux et particulaires qui détériorent la qualité de l’air, et de façon globale par l’augmentation des concentrations des gaz à effet de serre. La surveillance de l’atmosphère et de son évolution requiert la combinaison d’observations in-situ, ou à distance que ce soit par avions, ballons ou satellites. Ces dernières reposent sur la compréhension, la modélisation et l’analyse de l’interaction rayonnement-matière. Ainsi, la présentation de mes activités sur ce thème sera l’occasion de parcourir différents domaines de recherche théoriques ou expérimentaux, ayant tous en commun la Spectroscopie Infrarouge à Haute Résolution Spectrale. Largement utilisée comme technique d’analyse dans diverses expériences de physique, de chimie ou de biologie, cette dernière apparait également comme un puissant outil de diagnostic de l’atmosphère. D’abord cantonnée aux études de laboratoire, la SIHRS a connu depuis une vingtaine d’année un essor considérable en télédétection aussi bien depuis le sol que depuis l’espace. Aussi, nous aborderons ici trois aspects différents, mais complémentaires de l’exploitation des mesures infrarouges. Au laboratoire, tout d’abord, nous présenterons d’une part, la mise en œuvre de méthodes expérimentales de détection sélective et ultrasensible, ainsi que l’analyse de spectres afin de déterminer les paramètres moléculaires (positions, largeurs de raies et constantes ro-vibrationnelles) d’espèces gazeuse de courte durée de vie. D’autre part, nous proposerons le développement d’une méthode de détermination des propriétés optiques des aérosols. Dans une seconde partie, nous détaillerons les travaux réalisés en modélisation du transfert radiatif et en particulier les algorithmes sophistiqués qui ont été mis au point pour l’exploitation des mesures satellitaires (IMG, ACE-fts, IASI, TANSO-fts, IASI-NG), dans le but de restituer la composition gazeuse et particulaire de l’atmosphère, ainsi que leurs applications à l’étude des gaz traces (e.g. CH3OH, C2H4, HCOOH, PAN, SO2), des aérosols d’origines désertique et volcanique ou encore de la vapeur d’eau. Enfin, nous présenterons un prototype instrumental destiné aux campagnes de mesures, dont les caractéristiques devraient permettre d’étendre l’utilisation de la SIHRS aux études locales dans les basses couches atmosphériques. D’une manière générale, les travaux qui font l’objet de cette présentation ont participé à la démonstration de l’intérêt de la SIHRS pour les mesures atmosphériques et les observations satellitaires en particulier, dont la quantité et la qualité sont en progrès constant et qui serviront de base à mes projets de recherches futures.


Résumé (anglais) : 


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