SPectres d'absorption de la vapeur d'Eau élargis par le dioxyde de Carbone pour la Télédétection des atmosphères planétaires (SPECT)

par Elise Cousin

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Laurence Régalia-Jarlot.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de Sciences Fondamentales - Santé , en partenariat avec GSMA - Groupe de Spectroscopie Moléculaire et Atmosphérique (laboratoire) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Depuis de nombreuses années, le GSMA mène des études expérimentales et théoriques de spectres d'absorption des molécules d'intérêt atmosphérique, il fournit aux bases de données internationales des données spectroscopiques de référence notamment pour la molécule d'eau. Nous proposons dans ce travail de nous orienter vers la mesure des coefficients d'élargissement, un paramètre de raie crucial pour définir parfaitement la forme spectrale des raies d'absorption des molécules. Les plus proches planètes voisines de la Terre, Vénus et Mars, ont une atmosphère composée principalement de CO2 (95-96%). De récentes études de Vénus par l'instrument SOIR (Solar Occultation in the Infrared) à bord de Venus Express, ont montré la présence de composés gazeux minoritaires comme la vapeur d'eau. Afin d'améliorer la restitution des informations satellitaires et de mesurer avec précision l'abondance de ces espèces mineures, il est indispensable d'avoir accès à des valeurs de coefficient d'élargissement par CO2 et ce notamment pour H2O. En effet, les bases de données internationales sont principalement adaptées aux études atmosphériques terrestres et seuls les paramètres d'élargissement par l'air sont disponibles. De plus ces dernières années, de récents profils pour définir les raies d'absorption prenant en compte des effets fins (comme le rétrécissement collisionnel ainsi que la dépendance en vitesse de ces coefficients) ont été élaborés et l'un des objectifs de ce projet de thèse sera de travailler avec ces profils et d'évaluer l'impact de ceux-ci sur le système H2O-CO2. L'étude des résultats obtenus sur la restitution des données satellitaires pourra être étudiée dans un second temps. Nous collaborons dans ce projet avec le BIRA-IASB (Institut royal d'Aéronomie spatiale de Belgique) et les résultats obtenus pourront ainsi être exploités afin d'en déterminer l'impact dans le cadre de l'étude d'atmosphères planétaires. De plus, mieux quantifier le rapport isotopique D/H qui est un marqueur clé, dans l'atmosphère de planètes comme Vénus peut nous permettre de répondre à des questions importantes sur l'origine de l'eau sur Terre, d'où l'importance de connaitre avec précision les paramètres de raie d'absorption de la vapeur d'eau dans une atmosphère riche en CO2. Ce projet s'inscrit donc dans une des problématiques actuelles en spectroscopie.

  • Titre traduit

    Absorption spectra of water vapor broadened by carbon dioxide for the remote sensing of planetary atmospheres


  • Résumé

    For many years, the GSMA has been conducting experimental and theoretical studies of absorption spectra of molecules of atmospheric interest. It provides international databases with reference spectroscopic data, particularly for the water molecule. We propose in this work to orient towards the measurement of the coefficients of widening, a parameter of line crucial to define perfectly the spectral form of the lines of absorption of the molecules. The closest planets close to the Earth, Venus and Mars, have an atmosphere composed mainly of CO2 (95-96%). Recent studies of Venus by the Solar Occultation in the Infrared (SOIR) instrument aboard Venus Express have shown the presence of gaseous minority compounds such as water vapor. In order to improve the return of satellite information and to accurately measure the abundance of these minor species, it is essential to have access to values ​​of CO2 expansion coefficient, especially for H2O. Indeed, international databases are mainly adapted to terrestrial atmospheric studies and only the parameters of broadening by air are available. Moreover in recent years, recent profiles to define the absorption lines taking into account fine effects (such as collisional narrowing as well as the speed dependence of these coefficients) have been developed and one of the objectives of this project. thesis will work with these profiles and evaluate the impact of these on the H2O-CO2 system. The study of the results obtained on the restitution of the satellite data could be studied in a second time. We are collaborating in this project with the BIRA-IASB (Royal Belgian Institute for Space Aeronomy) and the results obtained can thus be exploited to determine their impact in the context of the study of planetary atmospheres. In addition, better quantifying the isotopic ratio D / H which is a key marker, in the atmosphere of planets like Venus can allow us to answer important questions about the origin of water on Earth, hence the the importance of knowing precisely the absorption line parameters of water vapor in a CO2-rich atmosphere. This project is therefore part of one of the current issues in spectroscopy.