Modélisation probabiliste pour l'étude de l'influence des ions sur la composition des espèces neutres dans l'atmosphère de titan : Inversion bayésienne de spectres de masse INMS et représentation des recombinaisons dissociatives par distributions de Dirichlet imbriquées

par Sylvain Plessis

Thèse de doctorat en Chimie. Chimie - Physique

Sous la direction de Pascal Pernot.

Soutenue en 2010

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    La composition en espèces neutres de la haute atmosphère de Titan a été inférée dans un premier temps par une inversion de spectres de masse des ions de l'instrument INMS de CASSINI et dans un deuxième temps par modélisation couplée. Nous avons opéré une telle inversion en prenant en compte les sources d'incertitudes et en les propageant par une méthode Bayes Monte Carlo. Nous avons ainsi pu montrer qu'une telle inversion n'est pertinente que pour une minorité des espèces neutres, le spectre de masse modélisé étant insensible à la grande majorité de celles-ci. Dans une optique d'amélioration du modèle de chimie ionosphérique, nous avons étudié le processus de recombinaison dissociative (RD). Ce processus est partiellement caractérisé par les mesures et nécessite ainsi un traitement numérique adapté. Les distributions de Dirichlet imbriquées ont été mises en œuvre afin de représenter la structure en arbre probabiliste des rapports de branchement des RDs. Cette modélisation a permis d'intégrer l'ensemble des informations disponibles, mesurées et empiriques, dans une base de données et ainsi améliorer la justesse du modèle. Un modèle couplé ion-neutre prenant en compte les incertitudes a été mis en place, les premiers résultats indiquent qu'une représentation exhaustive de la RD est suffisante pour expliquer l'émergence de certaines molécules, en particulier celles contenant de l'azote.

  • Titre traduit

    Probabilistic representations for the study of the influence of ions on the neutral composition ioftitan's atmosphere : bayesian inversion of INMS mass spectra and representation of dissociative recombination branching ratios by nested Dirichlet distributions


  • Résumé

    Titan's high atmosphere neutral composition has been infered from CASSINI INMS ionic mass spectra inversion and by coupled models. We used Bayesian Monte Carlo methods to perform ionic mass spectra inversion with uncertainty propagation. We have shown that most of the neutral species are not constrained by this method. In a second time, we studied the dissociative recombination (DR) to improve the model description of this process. Being only partially characterized by experiments, knowledge of this process adopts a probabilistic tree structure. Nested Dirichlet distributions are efficient in representing such structures. We could therefore build a comprehensive database of DR relative to Titan, integrating all pieces of information. First results showed that a complete description of DR is enough to account for the densities of some neutral species, in particular nitrogen-bearing species.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-235 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 211-235

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2010)129
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