Contribution à la caractérisation des propriétés optiques des sables et des suies atmosphériques avec les instruments PROGRA2

Contribution to the characterization of optical properties of atmospheric sand and soot with the instruments PROGRA2

• Auteur / Autrice : Mirvatte Francis
• Direction : Jean-Baptiste Renard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-chimie de l'atmosphère
• Date : Soutenance le 31/03/2011
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies (Orléans ; 2009-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique et chimie de l'environnement (Orléans ; 2000-2011)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Poulet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Baptiste Renard, Gilles Poulet, Gérard Brogniez, Guy Cautenet, François-Xavier Ouf, Daniel Daugeron, Marc Mallet, Maya Mikrenska
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gérard Brogniez, Guy Cautenet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polarisation (lumière)

Noir de carbone

Suie

Stratosphère -- Pollution

Mots clés libres

Radiance

Brightness

Résumé

Des nouvelles courbes de polarisation et de radiances en fonction de l’angle de diffusion sont étudiées à _ = 632,8 nm et 543,5 nm en utilisant des instruments PROGRA2 (Propriétés Optiques des GRains Astronomiques et Atmosphériques) pour différents types d'échantillons de suie et de noir de carbone en lévitation dans l’air et déposés sur une surface. Les échantillons de suie sont produits dans des conditions de combustion différentes, affectant ainsi leurs propriétés morphologiques. Un générateur de suie a été également utilisé pour étudier des suies ‘jeunes’ émises par la combustion du propane. Une comparaison des propriétés optiques entre les suies en lévitation et déposées sur une surface a été discutée. Enfin, ces courbes sont comparées à celles produites par différents types de sable. Les amplitudes de polarisation produites par la suie diffèrent en fonction du diamètre des particules primaires et de la distribution en taille. Ces courbes seules sont donc insuffisantes pour estimer la nature des agglomérats solides qui pourraient être détectés par des mesures à distance dans la stratosphère. D'autre part les courbes de radiance produites par ces échantillons montrent un comportement différent de celles produites par les échantillons de sable et par la poussière interplanétaire. Il est donc important lors de l'interprétation des mesures stratosphériques de combiner les courbes de radiances avec les courbes de polarisation pour déterminer la nature des agglomérats et de fournir des informations sur la nature de suie détectée telle que la taille des particules primaires ainsi que la distribution en taille.

New polarization and brightness curves as function of scattering angle are studied at _= 632.8 nm and 543.5 nm using PROGRA2 instruments (Propriétés Optiques des Grains Astronomiques et Atmosphériques) for different kinds of soot samples and carbon-black samples levitating in a cloud and deposited on a surface. The soot samples are generated under different combustion conditions, thus affecting their optical properties. A soot generator was also used to study fresh samples issued from propane combustion. A comparison between soot levitating on a cloud and deposited on surface was discussed. Finally these curves are compared to those produced by different kind of sand. The amplitudes of polarization produced by soot differ significantly depending on the primary particle diameter and on size distribution. These curves alone are then not sufficient to estimate the nature of the solid agglomerates that could be detected by remote measurements in the stratosphere. On the other hand the curves of brightness produced by these samples show a behavior different from those produced by the sand samples and that produced by interplanetary dust. It is therefore important in the interpretation of stratospheric measurements to combine the brightness with the polarization curves to identify the nature of the agglomerates and to provide information on the nature of soot detected as the primary particle diameter and size distribution.