Laboratoire de Physique Moléculaire pour l'Atmosphère et l'Astrophysique

Présentation

Le LPMAA est une unité mixte de recherche (UMR 7092) dont les tutelles sont l’ Université Pierre et Marie Curie et le Centre National de la Recheche Scientifique . Environ 30 personnes y travaillent, avec les doctorants et stagiaires. Implanté sur le site de l'UPMC à Ivry, une partie de ses activités se déroulent sur le site de Jussieu, par le biais de son spectromètre à transformée de Fourier (STF Qualair), qui fait partie de la plate-forme expérimentale de l’IPSL pour la mesure de la qualité de l’air entre les tours de Jussieu. Son rattachement à l'IPSL est effectif depuis le 1er janvier 2009. Au sein de l’UPMC, le LPMAA est rattaché à la nouvelle UFR de Physique.

Thèmes de recherche

Le travail de recherche du LPMAA porte sur la physique moléculaire et ses applications atmosphériques, astrophysiques et planétologiques. Au sein de l'IPSL, ses travaux portent plus particulièrement sur la physico-chimie atmosphérique et sur le sondage à distance de la composition troposphérique et stratosphérique par spectroscopie infrarouge. Le LPMAA cherche à maintenir un bon équilibre en trois types d'activités :

• La recherche fondamentale au cœur dur de la physique de vibration-rotation des molécules en phase diluée aussi bien en ce qui concerne les développements instrumentaux pour l'acquisition de spectres à haute résolution (spectrométrie diode laser, spectrométrie à transformée de Fourier) et la spectrométrie quantitative de haute précision, qu'en ce qui concerne l'analyse et la modélisation des spectres moléculaires et la contribution à l'alimentation et à l'amélioration des banques de données spectroscopiques pour les applications.

• Des travaux dans le domaine de la physico-chimie atmosphérique utilisant des données expérimentales acquises par des moyens spectroscopiques et conduisant à des développements de codes de calcul de transfert radiatif, d'algorithmes et outils d'inversion des spectres atmosphériques et de modèles physico-chimiques relativement simples pour interpréter les observations.
• Le développement d'expériences de laboratoire et de travaux d'analyse visant à comprendre des processus élémentaires de physique moléculaire dont les effets ont un impact significatif dans certains objets de l'astrophysique ou de la planétologie (nuages moléculaires, comètes, grains, surfaces glacées des satellites).

Principaux projets internationaux

• Envisat : satellite d'observation terrestre fournissant des mesures sur l'atmosphère, les océans, les surfaces terrestres et gelées, sur une période de 5 ans.
• IASI : cet instrument embarqué sur le satellite MetOp, permet l'amélioration des prévisions météorologiques à moyen terme et contribue à la mesure de la composition atmosphérique (étude des gaz traces).
• Satellites Sentinel de l'ESA pour le projet GMES.
• SIFTI (Static Infrared Fourier Transform Interferometer) : instrument à l'étude au CNES pour la mesure des concentrations d'ozone et de monoxyde de carbone (CO) dans les basses couches de l'atmosphère (entre 0 et 3 km) par sondage infrarouge, fournissant des profils d'informations à plusieurs altitudes, nécessaire pour le suivi de la pollution.
• Projet CHINOOK de l'agence spatiale canadienne et instrument SWIFT : travaux de spectroscopie pour un sondeur infrarouge au limbe dédié à la mesure de l'ozone et du vent dans la stratosphère par effet déplacement Doppler d'une raie de O₃.
• Projet de mission TRAQ (TRopospheric composition and Air Quality) de l ESA : surveillance de la pollution et de la qualité de l'air.

Collaborations

Le LPMAA travaille en étroite collaboration avec plusieurs laboratoires de l'IPSL :

• avec le LATMOS, pour le sondage des espèces chimiques avec l’instrument IASI à bord du satellite MetOp, et pour l'analyse et la modélisation en vue d'interpréter les observations réalisées sur les nuages moléculaires denses ou sur les queues de comètes.
• avec le Laboratoire de Météorologie Dynamique pour les banques de données spectroscopiques pour les applications atmosphériques ainsi que sur l’inversion des spectres infrarouges.
• avec le LATMOS et le LSCE pour la préparation de la mission TRAQ (TRopospheric composition and Air Quality).
• le LPMAA développe un spectromètre diode laser très précis pour la mesure simultanée de la concentration totale et isotopique du gaz carbonique (¹² CO₂ et ¹³CO₂) dans l’air atmosphérique. La comparaison spectrométrie infrarouge et chromatographie en phase gaz/spectrométrie de masse (GC/MS) se fait en coopération avec le LSCE.

Ces coopérations appelées à se développer illustrent bien les liens scientifiques qui se sont établis entre le LPMAA et plusieurs composantes de l’IPSL. Ces liens seront resserrés et formalisés avec la création de l’OSU-PC et le rattachement du LPMAA à cette nouvelle structure au moins pour les recherches qui concerne l’environnement atmosphérique développées au sein de l’équipe « Atmosphère ».

Dans le domaine de la physico-chimie atmosphérique, le LPMAA agit principalement avec le CNES et l' ESA , au niveau de plusieurs expériences spatiales d'observation à distance de la composition atmosphérique actuellement opérationnelles ( IASI , Envisat) ou en projet (TRAQ, Sentinel, SIFTI ).

Méthodes et outils / développements instrumentaux

• développements de codes de calcul de transfert radiatif, d'algorithmes et d'outils d'inversion des spectres atmosphériques rendus possibles par observations en ballons stratosphériques ou à partir du sol par spectrométrie de Fourier à haute résolution (projet Qualair entre les tours de Jussieu).
• développement de méthodes théoriques pour la modélisation des taux de transfert collisionnels entre atomes et molécules, banques de données pour l'astrophysique et la planétologie.

Equipe de direction

Directrice : Marie-Lise Dubernet-Tuckey (marie-lise.dubernet-tuckey @ upmc.fr)

Contact

Laboratoire de Physique Moléculaire pour l’Atmosphère et l’Astrophysique
Adresse postale : Université Pierre et Marie Curie - Case 76 - 4 place Jussieu - 75252 Paris Cedex 05 - France
Localisation : 3 rue Galilée - 94200 Ivry sur Seine
Tél : 01 44 27 44 81

Accès au site du LPMAA