Développement d'un modèle microphysique en moments pour les modèles climatiques de Titan

par Jérémie Burgalat

Thèse de doctorat en Astronomie

Sous la direction de Pascal Rannou.

Soutenue le 29-03-2012

à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne) .

mots clés

• Titan
• Microphysique
• Aérosols
• Nuages
• Titan (satellite de Saturne)
• Microphysique

Résumé

Les travaux présentés dans ce manuscrit porte sur le développement d’un modèle microphysique (aérosols et nuages) utilisant un schéma à deux moments. La méthode est développée dans le cas spécifique de Titan et a pour but l’intégration de modèles microphysiques sophistiqués dans les modèles climatiques (GCM). Le premier chapitre présente l’atmosphère du satellite de Saturne et plus particulièrement les aérosols la composant. Les deux chapitres suivant sont consacrés respectivement aux lois microphysiques (coagulation, sédimentation, nucléation et condensation) ainsi que l’adaptation de ces lois à la représentation en moments. Le quatrième chapitre est dédié à la modélisation de ce schéma à deux moments dans le cadre de la microphysique des nuages. Des comparaisons sur les principaux champs d’intérêt (opacité et température) sont effectués entre la représentation « classique » et la représentation en moments. Le dernier chapitre de cette thèse présente différentes études menées avec le Modèle de Climat Global (GCM) de Titan développé à l’IPSL.

Titre traduit

Development of a microphysical model with a moment's representation for Titan's climate models

Résumé

This thesis work is devoted to the development of a microphysics model (aerosols and clouds) using a two-moment scheme. The method is developed in the specific case of Titan and its final purpose is the integration of sophisticated microphysics models in climate models (GCM). The first chapter introduces the atmosphere of Saturn’s moon, and especially its aerosols. The next two chapters are devoted respectively to microphysical laws (coagulation, sedimentation, nucleation and condensation) and the adaptation of these laws to the moment scheme. The fourth chapter is dedicated to the modeling of this two-moment scheme for cloud microphysics. Comparisons on specific atmospheric fields (opacity and temperature) are mad between the “classical” scheme and the two-moment scheme. The final chapter of this thesis presents different studies with the Global Climate Model (GCM) of Titan developed at IPSL.