Etude expérimentale de l’ionosphère de moyenne et basse latitude et de ses instabilités au moyen d’observations in-situ par DEMETER

par Chien-Thang Nguyen

Thèse de doctorat en Physique - Milieux dilués et optique

Sous la direction de Jean-Jacques Berthelier et de Christine Amory-Mazaudier.

Soutenue le 25-09-2015

à Versailles-St Quentin en Yvelines , dans le cadre de Ecole doctorale sciences et technologies de Versailles (2010-2015) , en partenariat avec Laboratoire Atmosphères, observations spatiales (Guyancourt, Yvelines ; 2009-....) (laboratoire) et de Laboratoire Atmosphères- Milieux- Observations Spatiales / LATMOS (laboratoire) .

Le président du jury était Valérie Ciarletti.

Le jury était composé de Jean-Pierre Lebreton, Minh Le huy, Michel Parrot.

Les rapporteurs étaient Michel Blanc, Jean Lilensten.

mots clés

• Ionosphère
• Ondes de gravité
• Champ électrique
• Ionosphère
• Ondes de gravité
• Satellites météorologiques
• Champs électriques

Résumé

L’objectif de la thèse était d’analyser deux types de perturbations de l’ionosphère supérieure observées sur les mesures de plasma fournies par le satellite DEMETER.Les premières sont des Perturbations Ionosphériques Itinérantes de moyenne échelle engendrées par l’action sur le plasma des ondes de gravité atmosphériques qui se propagent jusqu’à haute altitude. Elles prennent la forme de variations quasi-périodiques de densité du plasma qui peuvent atteindre des amplitudes considérables et sont plus fréquentes dans l’hémisphère Sud avec un maximum au-dessus de l’Océan Pacifique. Elles peuvent modifier l’électrodynamique de l’ionosphère et amplifier le champ électrique d’origine dynamo.Les secondes sont observées dans l’ionosphère équatoriale comme des augmentations à grande échelle de la densité du plasma sous la forme de plateaux. En fonction des conditions d’activité magnétique, des dépressions de densité à moyenne échelle peuvent apparaitre sur les plateaux et conduire à la formation des bulles de plasma équatoriales.

mots clés

• Ionosphere
• Gravity wave
• Electric field

Titre traduit

Exprimental study of mid and low latitude ionosphere and its instabilites by means of in-situ observations from DEMETER

Résumé

This thesis aims at analyzing two kinds of ionospheric disturbances observed on plasma measurements on-board the DEMETER satellite.The first events are Mid-Scale Traveling Ionospheric Disturbances that develop through the interaction between atmospheric gravity waves and the ionospheric plasma. They are observed as quasi-periodic variations of the plasma density that may reach very large amplitudes and are more frequently observed in the Southern hemisphere with a maximum over the Pacific Ocean. These MSTID may strongly modify the electrodynamics of the mid latitude ionosphere and form structures where the dynamo electric field is significantly enhanced.The second events are detected in the equatorial ionosphere as large scale enhancements of the plasma density under the form of plateau. Depending on the level of magnetic activity these large scale structures may be modified by mid-scale density depletions that, eventually, get instable and led to the formation of depleted plasma bubbles.