Transfert radiatif dans les nuages de particules : application à la détection passive

par Sophie Bednarczyk

Thèse de doctorat en Energie

Sous la direction de Philippe Hervé.

Soutenue en 1994

à Paris 10 .

mots clés

• Transfert radiatif -- Thèses et écrits académiques
• Rayonnement infrarouge -- Thèses et écrits académiques
• Spectres infrarouges -- Thèses et écrits académiques
• Nuages moléculaires -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Cette étude concerne les problèmes d’analyse de la composition chimiques des nuages de particules atmosphériques par voie passive optique. Un modèle à l'ordre 1 de diffusion validé par un code de calcul utilisant une méthode de MONTE-CARLO a permis la réalisation d'un bilan radiatif spectral. Ce modèle a servi ensuite à l’élaboration d’un processus expérimental permettant la détection et l'analyse à distance des nuages composés de particules sphériques. Le processus expérimental s’applique au cas des nuages transparents et au cas des nuages opaques ou non soumis au rayonnement des fonds. Deux types de mesures ont alors été établis, l'une par transmission et l'autre par émission propre des particules du nuage. Dans chacun des cas l’influence de la concentration massique est supprimée par deux mesures simultanées à deux longueurs d’onde. Le choix de la première longueur d’onde correspond à la fréquence de vibration du groupement fonctionnel de la molécule à détecter. La deuxième longueur d'onde est choisie pour donner une dynamique maximale aux paramètres de mesure. Les résultats expérimentaux confirment les modèles théoriques en transmission et en émission propre. La validation a été effectuée pour un nuage d'eau et pour un nuage d'une huile (SF99) possédant une bande d'absorption entre 9 et 10 microns.

Titre traduit

Radiative transfer in particles clouds : an application to passive remote

Résumé

This study deals with analysis problems involved in the chemical composition of clouds by means of optical devices. A first order scattering model validated by a computing code using a MONTE-CARLO method has enabled us to establish a spectral radiative balance sheet. This model has been used to elaborate an experimental process devised to detect and analysis clouds of spherical particles from a distance. The experimental process can be applied to transparent clouds, opaque clouds or clouds non-submitted to background radiation. Two types of measurement have been carried out, one by transmission and the other by thermal emission of clouds particles. In each case, the influence of the concentration in mass of clouds is suppressed by two simultaneous measures at two wave lengths. The choice of the first wavelength corresponds to the functional groupement vibration of the molecule to be detected. The second wavelength is chosen in order to give the measurement parameters maximum dynamic. The experimental results are in good accordance with theoretical models, transmission and emission wise. The validation has been carried out for a water cloud and an oil cloud (SF99) with an absorption band within 9-10 micrometers.