Séminaire
Les aérosols sont des éléments clés du système climatique global, car ils jouent un rôle important dans de nombreux processus atmosphériques, tels que les propriétés radiatives, la chimie hétérogène, la formation des nuages ou les précipitations, dont beaucoup d’entre eux sont encore mal connus. En particulier, lors d’une éruption volcanique une quantité importante d’aérosols est émise dans l’atmosphère pouvant être transportée à longue distance, influencent grandement le bilan radiatif et pouvant également affecter les populations ou encore perturber le trafic aérien. Malgré d’importants efforts en observations et modélisation, leurs impacts sur le système Terre-Atmosphère est estimé jusqu’à présent avec une grande incertitude. Ceci s’explique par le fait qu’une meilleure connaissance des effets des aérosols nécessite une bonne détermination de nombreux paramètres tels que la composition chimique ou minéralogique, la distribution en taille, l’épaisseur optique, ou encore le régime de diffusion, qui varient avec le nombre d’ondes et le milieu environnent.
Bien qu’initialement exploitées pour les analyses quantitatives des espèces en phase gazeuse, les mesures IR à haute résolution spectrale ont récemment démontré leur potentiel pour la caractérisation des aérosols, bénéficiant de nombreux avantages tels qu’une bonne sensibilité à la nature des particules, la mesure possible de jour comme de nuit ou encore la possibilité de restituer simultanément la composition gazeuse. Notamment, il est possible, à partir d’instruments de type spectromètre à transformée de Fourier, de quantifier la nature, la granulométrie et la concentration des constituants atmosphériques liquides et solides. Toutefois, ces derniers sont encore très peu exploités à cause de la médiocre connaissance des propriétés optiques aérosols. Chaque type de particules possède à la fois sa propre structure vibrationnelle en absorption et son propre régime de diffusion, ce qui se traduit par une grande diversité et variabilité spectrale des indices de réfraction. De fait, l’indice complexe de réfraction, qui est le paramètre qui relie les propriétés physico-chimique et les propriétés optiques des aérosols, apparait alors comme la source principale d’incertitude. Or, les quelques bases de données qui regroupent des valeurs d’indices de refraction (GEISA, HITRAN, ARIA) mettent en lumière à quel point l’information sur les liquides et les solides est considérablement moindre que pour les espèces gazeuses.
Ainsi, au cours de ce séminaire sera présentée une méthodologie (expérimentale et théorique) permettant d’établir les propriétés optiques des aérosols, notamment d’origine volcanique. Puis, nous verrons comment ces informations peuvent être utilisées dans le cadre de la télédétection depuis le sol et l’espace.
bruno.deremble@ens.fr