Spectroscopie ultraviolet-visible et infrarouge de molécules clés atmosphériques

par Aline Gratien

Thèse de doctorat en Sciences de l'Univers et de l'environnement

Sous la direction de Johannes Orphal et de Bénédicte Picquet-Varrault.

Soutenue le 06-11-2008

à Paris Est , dans le cadre de École doctorale Sciences et Ingénierie, Matériaux, Modélisation et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne) , en partenariat avec NON RENSEIGNE (équipe de recherche) et de Laboratoire inter-universitaire des systèmes atmosphèriques (laboratoire) .


  • Résumé

    Les mesures des constituants mineurs de l’atmosphère sont souvent réalisées à partir du sol, d’avions, de ballons ou encore par les satellites. Celles-ci sont effectuées régulièrement par des spectromètres fonctionnant dans des régions spectrales différentes, en particulier dans les domaines UV-visible et infrarouge. Or, l’analyse et l’interprétation des spectres atmosphériques requièrent une bonne connaissance des paramètres spectroscopiques. Cependant, les mesures de ces paramètres sont généralement effectuées dans un domaine spectral donné (IR ou UV) et peu d’études de laboratoire ont vérifié la cohérence entre les sections efficaces UV et IR. Il est alors difficile de comparer des profils atmosphériques déduits de mesures effectuées dans différents domaines. Le but de cette étude est donc d’intercalibrer les spectres UV et IR de composés atmosphériques en déterminant et/ou e vérifiant la cohérence des sections efficaces publiées dans la littérature. Ces expériences ont été effectuées dans la chambre de simulation du LISA, en acquérant simultanément des spectres UV et IR à température ambiante et à pression atmosphérique au sein d’une cellule optique commune. Ce travail a porté sur trois molécules clés atmosphériques : le formaldéhyde (et ses isotopes), l’ozone et l’acide nitreux. Ces composés jouent un rôle fondamental dans la physico-chimie atmosphérique puisqu’ils constituent les sources du principal oxydant de l’atmosphère : le radical hydroxyle. Ce travail de laboratoire a permis ainsi d’obtenir des spectres précis et cohérents de l’ozone, du formaldéhyde et de l’acide nitreux dans le moyen infrarouge et l’UV-visible afin d’améliorer la précision de leurs mesures.

  • Titre traduit

    Ultraviolet-visible and infared spectroscopy of atmospheric key molecules


  • Résumé

    Optical measurements of atmospheric minor constituents are carried using spectrometers working in different spectral ranges by ground, air or satellite instruments. However, the analysis and interpretation of the corresponding atmospheric spectra require good knowledge of the spectroscopic parameters. Moreover, spectroscopic measurements in laboratory are generally performed in a spectral region (IR or UV) and little of laboratory study has ever verified the consistency between the cross-sections in UV and IR. It is then difficult to compare atmospheric profiles measured in different regions. Consequently, the aim of the study was to intercalibrate spectra in the infrared and ultraviolet regions, by determining and/or checking the coherence of the cross section published in the literature. The experiments were performed at LISA by acquiring simultaneously UV and IR spectra at room temperature and atmospheric pressure using a common optical cell. This work relates to three atmospheric key species : formaldehyde (and its isotopes), ozone and nitrous acid. These compounds play a fundamental role in atmospheric physico-chemistry since they constitute the sources of the principal oxidant of the atmosphere: the hydroxyl radical. This laboratory work enables to have precise and coherent spectra of ozone, formaldehyde and nitrous acid in the mid-infrared and UV-visible regions in order to improve the precision of their measurements.


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