Etude, observation et modélisation de la dynamique atmosphérique dans la MLT (Mesosphere Lower Thermosphere)

par Thurian Le Dû

Projet de thèse en Météorologie, océanographie, physique de l'environnement

Sous la direction de Philippe Keckhut et de Pierre Simoneau.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale des sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris) , en partenariat avec LATMOS - Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (laboratoire) , Stratosphère (equipe de recherche) et de Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    La haute atmosphère, et plus précisément la région appelée MLT (Mesosphere Lower Thermosphere) qui se situe entre 60 et 110 km d'altitude, est le siège de processus divers (chimiques, radiatifs, dynamiques) dont l'étude est cruciale pour la compréhension du climat et le développement des futurs modèles climatiques. Cette région se caractérise entre autres par l'émission nocturne du rayonnement provenant d'atomes et de molécules (rayonnement nightglow) et permettant, grâce à l'observation au niveau du sol ou à partir de plateformes satellitaires, d'obtenir des informations sur ces processus. Par ailleurs, il a été mis en évidence que le rayonnement nightglow émis dans le proche infrarouge est suffisamment intense pour être utilisé de façon opérationnelle dans certaines applications de vision nocturne, comme la veille par exemple. Il apparaît donc un double intérêt à l'étude de ce rayonnement : l'observation de phénomènes impactant le rayonnement dans la MLT avec pour finalité la compréhension du climat, et par ailleurs l'utilisation de ce rayonnement pour la vision nocturne. Un travail de thèse Latmos / Onera a été mené à bien de 2012 à 2015, dans lequel l'analyse et une modélisation des phénomènes chimiques et radiatifs se produisant dans la MLT ont été réalisées ainsi que le développement d'un modèle physico-chimique 1D décrivant l'évolution temporelle nocturne du rayonnement émis par la molécule OH (hydroxyle), cette dernière étant responsable de la majeure partie du rayonnement nocturne dans le visible et le proche infrarouge. Cependant, la distribution spatio-temporelle de la molécule OH dépend d'une chaîne de réactions chimiques mais également de processus dynamiques à diverses échelles qui n'ont pas été intégrés au modèle développé dans le cadre de la thèse ; une étude de sensibilité limitée à quelques processus dynamiques a néanmoins été réalisée mettant en exergue la nécessité d'intégrer la dynamique au modèle afin de modéliser les fluctuations à petite échelle du rayonnement. L'objet de la thèse proposée consiste à étudier et modéliser les divers phénomènes impliqués dans la variabilité du rayonnement émis dans la MLT par les espèces OH, O et O2, qui sont des traceurs de la dynamique locale à différentes altitudes. Le modèle à mettre en oeuvre consiste à parfaire le modèle chimique développé dans le cadre de la thèse précédente et d'y intégrer les processus dynamiques (ondes de gravité, marées atmosphériques, ondes planétaires, …). Le modèle sera confronté à des mesures de rayonnement provenant des différents moyens d'observation dont le candidat disposera : des mesures satellites (SABER, UARS, GOMOS, …) ou bien des mesures au sol provenant de campagnes réalisées en parallèle de la thèse auxquelles l'étudiant sera associé. Il sera également confronté à des mesures d'autres instruments, tels le lidar pour la température, et le moyen de mesure EPIS ou un radar MST pour le vent.

  • Titre traduit

    study of the dynamic of the middle atmosphere


  • Résumé

    The objective of the thesis consists in studying how gravity waves are affected when they propagate vertically through the mesospause. The lidar observations simutaneously with IR airglow camera will allow to measure wave ampltitude and their caracteristics.