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Lunes glacées et mondes océans autour de Jupiter et Saturne

14/05/2024 14:30

Longtemps considérées comme des astres stériles et inertes, les lunes de Jupiter et Saturne se révèlent être des mondes fascinants et divers, souvent dotés d’océans d’eau liquide sous leur surface glacée. Elles sont le siège de phénomènes géophysiques riches et exotiques.

En cas de doute, foncez !

26/04/2024 18:30

Anne Mangeney et Nobuaki Fuji, sismologues à l’Institut de physique du globe de Paris (IPGP) et membres de l’Institut Universitaire de France (IUF), proposent une soirée Art & Science autour d’une spectacle musical « En cas de doute », foncez ! » du Teatru di u Cumunu, suivi du table ronde où seront évoqués les icebergs, la sismologie, le Titanic et le changement climatique !

[COSI] Entre liberté et responsabilité, l'engagement public des chercheurs et chercheuses

26/03/2024 12:45

Le COSI (Café Ouvert Sciences et Ingénierie) est un rendez-vous convivial destiné à tous les personnels. N’hésitez pas à y participer !

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Contributions de l’analyse des signaux de marée pour la compréhension des propriétés des aquifères volcaniques : Étude de terrain en Martinique

08/03/2024 14:00

Comment les propriétés des aquifères évoluent elles au cours du temps? Les propriétés des aquifères, qu’elles soient hydrogéologiques (perméabilité et coefficient de stockage) ou mécaniques (modules élastiques ou poroélastiques) sont généralement considérées constantes aux échelles de temps humaines. Toutefois, des évènements naturels extrêmes (séismes, pluies intenses), ou anthropiques (pompage ou injection importante de fluide) peuvent modifier ces propriétés. Le défi de cette thèse consiste à la fois à quantifier les propriétés des aquifères fracturés de Martinique et leur évolution, ainsi qu’à chercher à comprendre les processus sous-jacents qui expliquent ces changements.

Si l’approche hydrogéologique implique le croisement de techniques et d’observations variées (pompages d’essais, étude sismique, observation géologique), le fil rouge de cette thèse consiste en l’utilisation de la technique d’analyse des signaux de marées observées dans les forages. À partir d’une analyse des séries piézométriques disponibles depuis 2007 en Martinique grâce au réseau mis en place par le BRGM, ainsi que le développement de modèles hydrogéologiques adaptées aux caractéristiques et à la géométrie des aquifères étudiés, les propriétés de différents aquifères ont pu être inversées. J’ai étudié successivement différents sites, livrant à chaque fois une compréhension plus profonde.

En premier lieu, en étudiant le forage de Fond Lahaye, j’ai déterminé la diffusivité de l’aquitard recouvrant l’aquifère capté. Sa variation transitoire sous l’effet de séismes, d’évènements pluvieux intenses ainsi que des pompages dans l’aquifère a été mise en évidence. Dans le cas des séismes, j’ai établi que les contraintes dynamiques plutôt que statiques étaient responsables de ces changements.

Dans un deuxième temps, sur le site du Galion, c’est cette fois la perméabilité ainsi que le module élastique de cisaillement que j’ai pu déterminer indépendamment grâce à l’analyse de marée. En recoupant les chroniques obtenues avec des simulations sismologiques, j’ai pu mettre en lumière l’importance des contraintes de cisaillement dans la variation de la perméabilité. Enfin dans le dernier chapitre la sensibilité de la perméabilité et des modules élastiques aux séismes est étudiée. Malgré la complexité des phénomènes ainsi que la spécificité géologique de chaque site, il ressort une corrélation de la sensibilité des propriétés avec l’endommagement des aquifères fracturés étudiés.

Lien entre la variabilité tropicale aux échelles interannuelles à multi-décennales et l’évolution du climat moyen au cours de l’Holocène

13/03/2024 13:00

La variabilité tropicale est caractérisée par El Niño-Southern Oscillation (ENSO), qui prend forme dans l’océan Pacifique équatorial. L’évolution d’ENSO sous le changement climatique reste incertaine. Je me suis intéressée aux derniers 6000 ans, de l’Holocène moyen à aujourd’hui, pour mieux comprendre l’évolution d’ENSO au cours du temps, dans un climat relativement différent du nôtre. J’ai regardé de plus près la diversité des événements El Niño, ses changements de téléconnexions avec un autre mode de variabilité de l’océan Indien, caractérisé par un dipôle entre l’est et l’ouest. Des simulations transitoires des 6000 dernières années ont servi de support aux analyses, ainsi que des reconstructions de la variabilité à partir d’archives paléoclimatiques comme les coraux, les foraminifères, les bivalves et les spéléothèmes dans le secteur indonésien.

Dans une première partie, je montre que le changement de température des eaux issue du Pacifique sud, qui alimentent la thermocline équatoriale, n’est pas suffisant pour expliquer l’évolution d’ENSO.

Ensuite, j’explique que les métriques utilisées pour la description de la diversité des événements ENSO doivent être utilisées avec précaution car basées ou calibrées sur la période actuelle. En effet, j’ai montré que deux méthodes actuelles donnent des résultats différents sur les derniers 6000 ans. Mais en regardant de plus près les changements spatiaux de la variabilité d’ENSO, chaque méthode raconte la même histoire : la variabilité d’ENSO s’est étendue à l’est et l’ouest du Pacifique équatorial depuis 6000 ans.

Dans une autre partie, j’ai regardé comment les téléconnexions entre ENSO et le dipôle de l’océan Indien varient par rapport aux paramètres orbitaux sur les deux derniers millions d’années. J’établis que c’est la position de la planète autour du soleil qui joue le rôle le plus important. J’explique que, sur des temps très longs, la variabilité d’ENSO est maximale quand elle est minimale pour le dipôle de l’océan Indien, et inversement. En revenant à l’Holocène, je montre que les téléconnexions atmosphériques ont sûrement eu un rôle plus important pour les changements simulés sur les derniers 6000 ans. La comparaison aux archives paléoclimatiques confirme le rôle de la téléconnexion atmosphérique mais souligne la complexité régionale de l’Indo-Pacifique.

Dans cette thèse, je mets en valeur l’importance de l’utilisation de simulations climatiques et transitoires longues, qui peuvent donner des apports cruciaux pour mieux comprendre les changements de variabilité du climat. Je montre aussi comment de telles simulations peuvent être appropriées pour comparer aux archives paléoclimatiques.

Impact of the night-time reactivity of biogenic VOCs on air quality in mixed anthropogenic/biogenic air masses

27/02/2024 14:30

Biogenic Volatile Organic Compounds (BVOCs) are massively emitted into the atmosphere by vegetation. These compounds are highly reactive towards the nitrate radical NO3, the major nocturnal oxidant. The BVOC + NO3 chemistry is particularly effective in « mixed » atmospheres, influenced by both biogenic and anthropogenic emissions and characterized by high concentrations of both BVOCs and nitrogen oxides. These processes generate gaseous and particulate secondary pollutants, including organic nitrates which can serve as temporary NOx reservoirs and affect the NOx and ozone budgets. Additionally, these processes contribute to the formation of Secondary Organic Aerosols (SOA), which significantly impact air quality, climate, and health.

The objective of this thesis is to enhance our understanding of these processes and their impact on air quality. It comprises two main parts:

  • The NO3-initiated oxidation of two BVOCs, α- and β-phellandrene, was investigated using atmospheric simulation chambers. These compounds were selected in order to study the influence of their chemical structure on their reactivity and to address experimental data gaps in the literature. The rate constants were determined using an absolute-rate determination method. Mechanisms have been proposed based on the identification of individual oxidation products in both gas and aerosol phases. Both SOA and total organic nitrates yields were also provided. The effect of mixing different VOCs on SOA yield from a single BVOC precursor was studied. Numerical simulations were performed to determine the dominant chemical regime of peroxy radicals under the experimental conditions. The obtained data contributed to a better understanding of these processes and are useful to interpret observations in the atmosphere in particular during the ACROSS field campaign.
  • The role of BVOC + NO3 nocturnal chemistry in the formation of secondary pollutants in urban plumes of « mixed » anthropogenic/biogenic atmospheres was investigated during the ACROSS field campaign. Measurements of the NO3, N2O5, NOx, and NOy, were conducted at a top of a 40-meter tower (above the forest canopy), in the Rambouillet Forest located at the southwest of Paris. For this purpose, a part of the thesis work involved implementation and characterization of a new instrument called « NOyBox, » which integrates measurements of NO3, N2O5, NOx, and NOy at low mixing ratios (on the order of ppt). Significant mixing ratios of NO3 and N2O5 were detected for several nights when the site was under the influence of polluted air masses, with high levels of ozone and NO2 and moderate relative humidity. These measurements will allow to better assess the impact of BVOC+NO3 reactions on air quality in the Île-de-France region.

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