Thèse de Philippe Lesueur

Soutenance de thèse de Philippe Lesueur - laboratoire LOA

Résumé :

Les aérosols atmosphériques influencent le bilan radiatif du système surface-atmosphère de la terre, affectent la formation et la microphysique des nuages, ainsi que la qualité de l’air et la visibilité ; ils exercent ainsi un impact majeur sur le climat, l’environnement et, plus largement, sur certains processus socio-économiques. Les méthodes de télédétection dédiées à l’observation des aérosols permettent d’obtenir, à large échelle et en quasi temps réel, des informations sur leurs propriétés optiques et microphysiques, ainsi que sur leur climatologie aux échelles globale, régionale ou locale.
La composition et l’état de mélange des aérosols constituent des paramètres essentiels pour comprendre et évaluer leurs interactions avec le climat et l’environnement. Toutefois, une telle caractérisation par télédétection demeure particulièrement complexe. En outre, les aérosols peuvent subir, au cours de leur temps de résidence atmosphérique, des modifications structurales rapides et significatives, dont la surveillance s’avère délicate. Parmi celles-ci figurent l’adsorption d’eau et la formation d’une pellicule à la surface des particules. Cette pellicule peut modifier de manière substantielle l’impact radiatif, mais aussi la capacité des aérosols à interagir avec d’autres constituants atmosphériques et à agir en tant que noyaux de condensation des nuages.
Le présent travail de thèse porte sur la problématique de l’enrobage des particules d’aérosol par un matériau liquide et s’articule autour des objectifs suivants : (i) étudier l’impact de l’enrobage des particules sur leurs propriétés de diffusion du rayonnement à l’aide de simulations numériques basés sur un modèle core/shell et calculé par la théorie de Mie appliquée aux sphères stratifiées ; (ii) calculer et implémenter des tables de pré-calculs associées au modèle core/shell au sein d’un algorithme d’inversion (GRASP) ; (iii) ajuster et tester la sensibilité de la restitution des fractions core/shell des aérosols à l’aide de mesures synthétiques ; (iv) réaliser l’inversion numérique de mesures photométriques solaires acquises au sol par le réseau mondial AERONET en utilisant le nouveau modèle d’aérosol proposé dans cette étude; (v) analyser l’impact de ce modèle sur les restitutions d’aérosols et évaluer la cohérence de la fraction core/shell restituée au regard des conditions environnementales locales d’observation.
Ce travail présente ainsi des résultats relatifs à l’influence théorique de l’enrobage des aérosols sur les propriétés de diffusion de la lumière, propose une nouvelle paramétrisation d’un algorithme de télédétection, analyse son domaine d’applicabilité et illustre ses performances à partir de mesure sur plusieurs sites représentants d’aérosols urbains, désertiques ou mixtes.

Mots clés : Aérosol, adsorption d’eau par aérosol, inhomogénéité des aérosols, photométrie solaire, réseau AERONET, télédétection