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Télédétection de la vapeur d’eau au-dessus et autour de nuages convectifs

Description

D’après le dernier rapport IPCC (2013), le rôle des nuages dans le système climatique reste un challenge pour la modélisation du climat. La formation et le développement des nuages dans l’atmosphère repose grandement sur la quantité de vapeur d’eau disponible. Les nuages, en particulier ceux issus de processus convectifs, contribuent quant à eux à redistribuer ce gaz dans l’atmosphère. La connaissance de la variabilité spatiale et temporelle de la vapeur d’eau dans une atmosphère nuageuse est donc une information primordiale pour améliorer nos connaissances sur les mécanismes liant vapeur d’eau et nuages et ainsi contraindre les modèles physiques de nuages à petite échelle et les modèles de prévisions numériques du temps. La vapeur d’eau est aussi le premier gaz à effet de serre de l’atmosphère terrestre, l’amélioration de la représentation des processus concernant sa concentration, ses interactions dans l’atmosphère contribuera donc aussi à affiner les prévisions climatiques 

Actuellement, des contenus et des profils de vapeur d’eau sont obtenus, généralement en ciel clair, en utilisant des sondeurs micro-ondes ou infrarouge à des résolutions spatiales de l’ordre d’une dizaine de kilomètres. Un projet franco-israélien de mission spatiale, appelé C3IEL (Cluster for Climate and Cloud Imaging of Evolution and Lightning) est actuellement à l’étude et vise à restituer le développement vertical des nuages convectifs. Les imageurs CLOUD prévus dans le cadre de cette mission permettront la mesure multi-angulaire (2 à 4 satellites) d’une même scène nuageuse à une résolution décamétrique toutes les 20s pendant 200s. Ces mesures seront effectuées dans le visible pour permettre la restitution stéréoscopique du sommet des nuages et leur développement vertical mais aussi dans des canaux d’absorption de la vapeur d’eau. La présence de différents canaux à une résolution de l’ordre du kilomètre devrait permettre de restituer la vapeur d’eau au-dessus et autour des nuages convectifs. 

L’étude se décomposera en deux étapes. Dans un premier temps, une méthode permettant de restituer le contenu en vapeur d’eau des colonnes atmosphériques au-dessus et entre les nuages sera développée. Elle s’appuiera sur les méthodes d’absorption différentielle déjà éprouvées dans le cadre de missions spatiales telles que POLDER ou MODIS. La deuxième partie consistera à vérifier le contenu en information des mesures multi-angulaires pour restituer des profils de vapeur d’eau. Le cas échéant, des algorithmes s’appuyant sur les méthodes tomographiques pour restituer des profils de vapeur d’eau au-dessus et entre les nuages seront développées. Une approche tomographique de la restitution des profils de vapeur d’eau avait fait l’objet au CNES d’études R et T et de phase 0, mais avec une seule plateforme et des résolutions spatiales moins fines. Les développements s’appuieront sur la simulation d’observations réalistes en utilisant un code de transfert radiatif tridimensionnel, 3DMCPOL, pour simuler les luminances issues de champs nuageux générer un modèle physique de nuages basé sur RAMS et utilisant des profils de vapeur d'eau représentatifs, mesurés par le radiomètre microonde du LOA.

Profil

Le candidat devra avoir un Master 2 en Sciences dans le domaine de l'Interaction Rayonnement-Matière, des Sciences Atmosphériques ou de l'Observation de la Terre 

Description de la structure
Laboratoire d'accueil : Laboratoire d'Optique Atmosphérique
Directeur(rice) de thèse/recherche : Cornet Céline
E-mail du directeur(rice) de thèse/recherche : celine.cornet@univ-lille.fr
Responsable Cnes de l'offre : PIERANGELO Clémence

Pour postuler à cette offre, nous vous invitons à vous rapprocher du directeur/rice de thèse et compléter avec son aide la partie cofinancement  du formulaire en ligne (Répondre à l’offre)  pour le 1er avril 2019

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