Avec la communauté scientifique française sur le 7e rapport d’évaluation du GIEC

28/06/2024 09:30

Journée scientifique SIRTA 2024

12/06/2024 09:30

Forum International de la Météo et du Climat 2024 / L’exposition Grand Public

31/05/2024 09:00

Physical and biogeochemical responses to the GEOMETRIC eddy parameterisation in an idealised ocean model

06/11/2023 11:00

Séminaire du LOCEAN

ClimSnow : genèse, déploiement et enjeux d’un service climatique sectoriel original pour l’adaptation au changement climatique du tourisme hivernal en stations de montagne

27/10/2023 11:00

Samuel Morin est chercheur et directeur du CNRM (UMR Météo-France – CNRS).

A biological oceanographer's perspective on understanding future ocean states

24/10/2023 11:00

Séminaire du LOCEAN

Study of the Surface-Exosphere Interaction of Mercury and the Moon - Étude de l’Interaction Surface-Exosphère de Mercure et de la Lune

26/09/2025 10:00

La Lune et Mercure sont des corps dépourvus d’atmosphère, laissant leurs surfaces exposées aux photons et aux particules chargées émanant du Soleil, ainsi qu’aux impacts de météorites. Au fil du temps, ces contraintes externes ont vaporisé la surface de ces corps en très fine poussière, créant une couche poreuse appelée régolithe. Les radiations solaires, les variations de températures ainsi que les impacts de météorites peuvent éjecter des atomes de la surface de ces corps. Ces atomes sont peu nombreux et forment une atmosphère très ténue, appelée exosphère. Une exosphère est caractérisée par l’absence d’interaction entre les atomes la constituant. Ces atomes migrent autour de la Lune ou de Mercure, seulement affectés par la force gravitationnelle. Ces atomes peuvent impacter la surface et en être immédiatement rééjectés. La densité et la composition de l’exosphère dépendent de la composition et de la structure du régolithe, ainsi que de l’efficacité des forçages externes menant à l’éjection d’atomes. Comprendre les interactions entre l’exosphère et le régolithe est donc fondamental pour comprendre les phénomènes de vieillissement de la surface et correctement interpréter les observations qui peuvent en être faites.

Depuis les premières observations des exosphères de Mercure et de la Lune dans les années 1970, ces environnements ont été observés extensivement et de nombreuses espèces chimiques telles que le sodium, le potassium, le magnésium, ou encore le calcium, ont été mesurées. En parallèle, différents modèles théoriques ont été développés pour expliquer la formation et la variation des exosphères de ces corps. Ces modèles se basent sur un équilibre entre l’apport de nouveaux atomes de la surface et la perte d’atomes exosphériques. Il est considéré que les atomes sont éjectés depuis la surface par quatre processus : la désorption thermique, causée par des températures de surface élevées, la désorption induite par un photon solaire énergétique, la désorption par collision avec une particule solaire énergétique (proton ou électron) et la désorption par vaporisation lors d’un impact de météorite.

La désorption thermique semble être d’un intérêt particulier pour Mercure. Étant la planète la plus proche du Soleil avec une orbite elliptique, sa température de surface peut atteindre 700 K. Les atomes exosphériques, une fois éjectés, peuvent s’échapper de l’attraction gravitationnelle, être ionisés, ou, s’ils retombent à la surface, être adsorbés. Ce dernier processus permet à des atomes exosphériques d’être « recyclés », car leur retour à la surface leur permet d’être rééjectés plus tard dans l’exosphère. C’est ce phénomène de recyclage qui a permis d’expliquer la plus grande densité de sodium observée dans l’exosphère de Mercure après le terminateur du matin.

Cette thèse a pour objectif d’améliorer la description des interactions surface-exosphère pour la Lune et Mercure en introduisant une paramétrisation multi-échelles des connexions gaz-régolithe. La première étape a été d’introduire une description plus fidèle des caractéristiques thermophysiques d’un régolithe. En utilisant un outil de dynamique moléculaire adapté à la description des contacts entre plusieurs milliers de grains de différentes tailles, j’ai simulé une structure granulaire pouvant s’apparenter à un régolithe de la Lune ou de Mercure. Un modèle thermique a aussi été développé pour modéliser la variation de la température du régolithe en fonction de sa position géographique sur Mercure, de la profondeur dans le régolithe et de l’exposition du régolithe par rapport au Soleil.

Ce travail s’inscrit dans la préparation de la mission ESA/JAXA BepiColombo qui se dirige actuellement vers Mercure. Cette mission est composée de deux sondes qui vont observer l’environnement de Mercure d’une manière inédite de par leur configuration multi-points.

Towards a combined NDACC/TCCON site at Paris for integrated climate and air quality studies above a European megacity

18/09/2025 14:00

The European megacity of Paris, with its 11 million inhabitants, offers a unique platform for the study of atmospheric composition and air quality. Since 2007, we have been using a high spectral resolution Fourier Transform Spectrometer (FTS-Paris) to monitor the composition of the atmosphere over Paris. Measurement configurations can be switched between near-infrared observations for the Total Carbon Column Observing Network (TCCON), of which FTS-Paris has been an official member since 2014, and thermal infrared observations within the frame of the Network for the Detection of Atmospheric Composition Change Infrared Working Group (NDACC-IRWG).

The main objective of this thesis work is to qualify the Paris site as a new NDACC-IRWG measurement station in a European megacity. It was thus necessary to implement NDACC-IRWG recommended retrieval strategies for analysing the atmospheric spectra recorded by the FTS-Paris instrument. The retrieval of atmospheric trace gas abundances had also to comply with the specifications imposed by the NDACC-IRWG network. We present these inversion strategies with the SFIT4 radiative transfer code, as well as long time series of total columns of NDACC-IRWG standard products (CO, C₂H₆, HCl, N₂O, CH₄, HF and HCN) and non-standard products (H₂CO, NO₂ and OCS). These results have allowed the Paris site to join the NDACC network in 2024.

In addition to the long-term climatology of the NDACC products, an analysis of 10 years of back-trajectories from the HYSPLITT model was carried out and used to describe the wind patterns (direction, frequence) at Paris in order to characterise the site at Jussieu. These back trajectories help to understand observed variations of de-seasonalized total columns of carbon monoxide (ΔCO) and ethane (ΔC₂H₆). Episodes with extreme ΔCO and ΔC₂H₆ values, corresponding to clean and polluted air masses, are analysed and discussed. Using simple kinetic modelling, we compare the seasonal variations of the ratio between CO and C₂H₆ total columns to the corresponding emission ratio.

Diversification chimique des aérosols organiques en chimie prébiotique: incorporation de soufre et d'oxygène dans les aérosols photochimiques organiques

10/10/2025 14:00

Le vivant se compose d’une diversité d’éléments chimiques, les C, H, N, O, P, S, qui définissent sa structure organique à l’échelle moléculaire. Néanmoins l’origine de cette composition organique complexe et de l’incorporation des hétéro-éléments N, O, P, S demeure à ce jour énigmatique. Pour y répondre, la caractérisation des réservoirs organiques primitifs est indispensable afin de mettre en lumière la transition de l’organique abiotique à l’organique biologique.

Parmi ces réservoirs primordiaux, source de matière organique, l’atmosphère de la Terre primitive hadéenne a pu jouer un rôle prépondérant via la photochimie. L’exploration du système solaire au cours des dernières décennies a contribué à montrer que la chimie atmosphérique pouvait être une source de matière organique complexe.

L’étude de Titan et de son atmosphère dense par la mission Cassini (2004-2017) a notamment révélé l’existence d’une chimie avancée conduisant, à partir de ses principaux volatiles N₂ et CH₄, à la formation d’aérosols (particules solides) organiques. Les observations de Cassini couplées aux expériences de  laboratoire reproduisant  la chimie atmosphérique de Titan ont mis en évidence la complexité moléculaire de ces aérosols ainsi que leur forte teneur en azote. La caractérisation de la structure de ces aérosols a également apporté des contraintes sur leurs mécanismes de formation, mettant en avant certaines voies réactionnelles de complexification organique potentiellement actives dans l’atmosphère primitive.
Néanmoins la photochimie de l’atmosphère primitive ne peut se restreindre à celle de l’atmosphère de Titan. Si la composition de l’atmosphère primitive hadéenne n’est pas contrainte à ce jour, il est très vraisemblable que celle-ci ait significativement différé de celle de Titan.

L’atmosphère primitive a notamment pu accueillir une plus grande diversité d’éléments chimiques à savoir le carbone, l’hydrogène, l’azote, mais aussi l’oxygène et le soufre. Ces deux derniers éléments ont pu être émis en quantité significative dans l’atmosphère principalement via l’activité volcanique et le dégazage magmatique supposés particulièrement intenses à l’hadéen.

Dans cette thèse nous avons cherché à approcher le fruit de cette photochimie hadéenne chimiquement diversifiée en produisant et caractérisant des aérosols organiques intégrant l’ensemble de ces éléments chimiques C, H, N, O, S. Cette démarche vise à mettre en lumière de nouveaux composés organiques et de nouvelles voies réactionnelles pour comprendre la chimie des origines.

Pour former ces aérosols chimiquement diversifiés, nous nous sommes appuyés sur une matrice organique complexe, bien caractérisée et riche en carbone, azote et hydrogène : les analogues d’aérosols de Titan, également appelés tholins. Nous avons exploré des conditions propices à l’incorporation d’oxygène et de soufre au sein de cette matrice. La caractérisation des aérosols organiques ainsi produits a révélé la formation de nouveaux composés organiques oxydés et organo-soufrés. Parmi cette diversité de nouvelles fonctions chimiques, on identifie principalement, pour le soufre, des thiocyanates (RSCN) et des isothiocyanates (RNCS), et pour l’oxygène, de l’urée ainsi que des dérivés d’acides carboxyliques. Les mécanismes de formation de ces composés sont dominés par des processus hétérogènes se déroulant à la surface des grains.