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SPACESCHOOL : cycle de conférences en ligne sur la recherche et les métiers du spatial
17/01/2022 00:00
A destination des étudiants de l’Université Paris-Saclay du niveau L1 à M2, ces conférences visent à présenter les différentes disciplines et thématiques de recherche (académique et industrielle) en lien avec le secteur spatial, en mettant en valeur les forces de l’Université dans ce domaine.
Lundi 17 janvier 2022 : « Droit du spatial » par Philippe Achilleas.
SPACESCHOOL : cycle de conférences en ligne sur la recherche et les métiers du spatial
14/01/2022 00:00
A destination des étudiants de l’Université Paris-Saclay du niveau L1 à M2, ces conférences visent à présenter les différentes disciplines et thématiques de recherche (académique et industrielle) en lien avec le secteur spatial, en mettant en valeur les forces de l’Université dans ce domaine.
Vendredi 14 janvier 2022: « Observation de la Terre : toujours plus de résolution » par Philippe Keckhut.
SPACESCHOOL : cycle de conférences en ligne sur la recherche et les métiers du spatial
12/01/2022 00:00
A destination des étudiants de l’Université Paris-Saclay du niveau L1 à M2, ces conférences visent à présenter les différentes disciplines et thématiques de recherche (académique et industrielle) en lien avec le secteur spatial, en mettant en valeur les forces de l’Université dans ce domaine.
Mercredi 12 janvier 2022: « Rover Curiosity » par Arnaud Buch.
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From plankton images to marine ecosystem functioning: a tale of high throughput imaging, machine learning, and copepod ecology
29/06/2021 11:00
Sakina-Dorothée Ayata présentera rapidement ses thèmes de recherches et la manière dont elle envisage son intégration au LOCEAN, avant de présenter plus en détail les travaux résumés ci-dessous.
Proglacial and subglacial aquifers: their evolution under climate change and the potential impacts in terms of resources and natural hazards, through the case of eastern Iceland
25/06/2021 12:00
L’évolution des glaciers sous l’influence du changement climatique est largement étudiée, tant en terme de bilan de masse que des effets sur l’hydrologie de surface.
Climate Modeling in the Age of Machine Learning
23/06/2021 15:00
Numerical simulations used for weather and climate predictions solve approximations of the governing laws of fluid motions on a grid.
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Évaluation d'outils de traitement et d'interprétation en prévision des opérations Martiennes du Radar à Pénétration de sol WISDOM/ExoMars
21/09/2021 14:00
À partir de l’été 2023, le rover Rosalind Franklin de la mission ExoMars 2022 (ESA/ROSCOSMOS) recherchera à l’aide d’une foreuse de potentielles traces de vie, passées ou présentes, dans les 2 premiers mètres du sous-sol martien, là où les échantillons collectés pourraient avoir été protégés des conditions inhospitalières de la surface. Dans le but d’offrir un aperçu de la structure et de la composition de la proche sous-surface avant toute opération de forage et d’aider à reconstituer le contexte géologique du site d’atterrissage du rover, l’un des 9 instruments à bord de Rosalind Franklin est un radar à pénétration de sol (ou GPR pour Ground Penetrating Radar) : WISDOM (Water Ice and Subsurface Deposits Observation on Mars). WISDOM sondera les premiers mètres du sous-sol martien avec une résolution verticale centimétrique. Cette thèse a été dédiée à la mise en place d’une chaine de traitement et d’interprétation des données de WISDOM destinée à optimiser la qualité et lisibilité de ses futures observations sur Mars.
Les données de WISDOM se présentent sous forme de « radargrammes » qui donnent l’amplitude des signaux reçus (après réflexion/diffusion sur des structures enfouies) en fonction de leur temps d’arrivée. La conversion de ces temps d’arrivée en distances requiert la connaissance de la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans le sous-sol, qui elle-même est liée à la permittivité diélectrique du sol. Dans le cas de WISDOM, cette dernière peut être estimée à partir de l’intensité de l’écho de surface ou de la forme des courbes de diffraction provenant de réflecteurs ponctuels enfouis. Les antennes de WISDOM n’étant pas plaquées au sol (contrairement à celles de la majorité des GPR), cette seconde méthode d’estimation doit tenir compte de la réfraction des signaux du radar à la surface, qui a un impact sur la forme des courbes et donc l’estimation de la permittivité. Durant cette thèse, une chaîne automatique de détection et de caractérisation des courbes de diffraction tenant compte de la réfraction à la surface, a été développée et validée, garantissant la possibilité d’exprimer les radargrammes WISDOM en fonction de la distance.
Cette thèse s’est aussi attachée à améliorer la résolution verticale (en distance/profondeur) des radargrammes de WISDOM. L’instrument opère sur une large bande de fréquences, ce qui lui assure déjà une résolution en distance de quelques cm dans le sous-sol. Une technique dite de super-résolution, fondée sur l’« Extrapolation de largeur de bande » (BWE), a été testée et implémentée dans la chaîne de traitement des données WISDOM. Il a été montré que cette technique permet d’améliorer la résolution en distance d’un facteur 3. Une telle amélioration de la résolution revêt un intérêt évident pour l’interprétation des futurs radargrammes WISDOM ; des échos avant impossible à séparer le sont à présent. De potentielles améliorations de la BWE, tirant par exemple partie des capacité polarimétriques de WISDOM, ont aussi été explorées.
Les outils mis en place pendant cette thèse ont été systématique validés sur des données aussi bien synthétiques (analytiques ou numériques) qu’expérimentales acquises sur Terre avec des répliques de l’instrument (en laboratoire ou sur site naturel). Deux campagnes de mesures ont d’ailleurs été organisées durant cette thèse (dans le désert d’Atacama au Chili et à l’Université Technique de Dresden (TUD)), fournissant des observations sur lesquelles tester les chaînes de traitement et d’interprétation WISDOM pour préparer au mieux les futures opérations martiennes.
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La soutenance de thèse, encadrée par V. Ciarletti et A. Le Gall au LATMOS, aura lieu dans la salle des thèses de l’université de Versailles Saint-Quentin (bâtiment d’Alembert, 2e étage, 5-7 Boulevard d’Alembert, Guyancourt).
Voici le lien pour la suivre en visio : https://youtu.be/ETSCXIuokgM
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From summer 2023, the Rosalind Franklin rover of the ExoMars 2022 mission (ESA/ROSCOSMOS) will seek out past or present traces of life down to 2 m in the Martian subsurface with a drill, where collected samples could have been shielded from the harsh conditions of the surface. In order to give an insight into the structure and composition of the shallow subsurface prior to any drilling operations, and to provide clues on the geological context of the rover landing site, one of the 9 instruments onboard Rosalind Franklin is a Ground Penetrating Radar (GPR): WISDOM (Water Ice and Subsurface Deposits Observation on Mars). WISDOM will sound the first meters of the Martian shallow subsurface with a vertical resolution of a few cm. This thesis was dedicated to the assessment and implementation of new and sophisticated tools in the processing and interpretation chain of the WISDOM data, enhancing the quality and readability of future Martian observations.
Data acquired by WISDOM consist in “radargrams”, displaying the amplitude of received signals (after reflection/scattering on subsurface structures) as a function of their time delays. Converting these time delays into distances requires the knowledge of the propagation speed of electromagnetic waves in the subsurface, which is linked to the dielectric permittivity of this subsurface. In the case of WISDOM, this property can be estimated from the surface echo intensity or from the shape of diffraction curves from scatter points buried in the subsurface. Since, unlike most GPR, WISDOM antennas are not directly on the ground, the latter method must account for the refraction of radar signals at the surface, which impacts the shape of the curves and thus the permittivity estimation. During this thesis, an automated tool of detection and characterization of diffraction curves was developed and validated, guarantying the display of radargrams as a function of distance.
This thesis also focused on the enhancement of the vertical resolution (in range/depth) of WISDOM radargrams. The instrument operating on a large frequency bandwidth, a resolution of a few cm in the subsurface is already assured. A super-resolution technique based on the “Bandwidth Extrapolation” (BWE) was tested and implemented to the WISDOM data processing chain. This resulted in an improvement of the range resolution by a factor of 3. Such improvement has numerous positive implications on the interpretation of future WISDOM radargrams; echoes before impossible to separate can be now discriminated. Potential improvements of the BWE, exploiting for instance the polarimetric capabilities of WISDOM were also explored.
Tools implemented during this thesis were systematically validated on both synthetic (analytical or simulated) and experimental data acquired on Earth with replicas of WISDOM instrument (in laboratory or natural environments). Two field campaigns were organised in the frame of this thesis (in the Desert of Atacama and at the Technical University of Dresden (TUD)), providing interesting datasets to validate the WISDOM processing and interpretation chains on, in preparation of future Martian operations.
Role of Southern Ocean sea ice on deep ocean circulation and carbon cycle at the Last Glacial Maximum
27/09/2021 14:00
Compared to the present-day climate, the cold period of the Last Glacial Maximum was characterized by an expanded sea-ice cover in the Southern Ocean, a shoaled Atlantic deep ocean circulation and a lower atmospheric CO2 concentration. These changes are well-documented by indirect observations but difficult to represent in simulations of climate models.
Indeed, these models tend to simulate a too high atmospheric CO2 concentration, a too deep Atlantic deep ocean circulation, and a sea-ice cover with a too circular distribution in the Southern Ocean and a too small winter extent and seasonal amplitude. The model-data discrepancies observed at the Last Glacial Maximum call into question the model representation of some important climate processes.
Several studies have underlined the crucial role of the Southern Ocean sea ice on ocean carbon storage capacity and deep circulation. I have therefore focussed on this region to improve our understanding of the processes associated with this storage. Thanks to simulations performed with the Earth System Model iLOVECLIM, I have demonstrated that the uncertainties related to ice sheet reconstructions have a limited impact on the variables examined in this study.
In contrast, other choices of boundary conditions (influencing the ocean volume and alkalinity adjustment) can yield large changes of carbon sequestration in the ocean. I also show that a simple parameterization of the sinking of brines consequent to sea-ice formation significantly improves the simulated Southern Ocean sea ice, deep ocean circulation and atmospheric CO2 concentration.
A set of simulations including the effects of diverse ocean parameterizations is used to show that the too deep ocean circulation simulated by our model cannot be attributed to an insufficient sea-ice cover, whereas convection processes in the Southern Ocean seem crucial to improve both the Southern Ocean sea ice, the deep ocean circulation and the atmospheric CO2 concentration at the Last Glacial Maximum.
Informations pratiques
La soutenance de thèse aura lieu en présentiel au LSCE (salle 118, accès restreint), en ligne par visioconférence. Lien public pour obtenir l’accès à la salle virtuelle de soutenance : https://cnrs.zoom.us/j/98214083691
ID de réunion : 982 1408 3691
Code secret : 7RRRjc
Modélisation de la dynamique atmosphérique de la stratosphère de Saturne
20/09/2021 14:00
À l’issu de la mission Cassini-Huygens, avec le support des observations depuis l’orbite terrestre, l’atmosphère de Saturne se révèle très active, structurée en jets en bande alternés, avec des épisodes de convection intenses, perturbée par des ondes et de la turbulence, avec une oscillation équatoriale stratosphérique de température ainsi que des variations thermiques et de concentration en hydrocarbures suggérant un transport méridien de grande échelle.
Malgré de nombreuses années d’observation et de modélisation de son atmosphère, la dynamique globale de Saturne reste mal connue notamment parce que peu d’études sur les interactions multi-échelles de la dynamique abordent l’émergence de tels phénomènes pour les géantes gazeuses.
Dans cette thèse, un point de vue de mécanique des fluides géophysiques pour interpréter les observations astrophysiques de Saturne est adopté à l’aide d’un modèle de climat global à haute résolution horizontale. Les simulations obtenues avec ce modèle reproduisent des jets en bande alternés dans la troposphère respectant un régime zonostrophique ainsi qu’une oscillation équatoriale de température et de vent influencée par l’ombre des anneaux, maintenue par le cycle saisonnier et surtout résultante d’interaction entre les ondes d’échelle planétaire
résolues par le modèle et l’écoulement moyen.
Ces premières simulations à résolution verticale assez restreinte échouent à stabiliser la périodicité de l’oscillation équatoriale et sont défavorables au forçage vers l’est par les ondes, provoquant une phase prograde bien inférieure à la phase rétrograde, ce qui est en contradiction avec les observations.
Avec l’augmentation de la résolution verticale de la stratosphère modélisée, il est possible de pallier ce manque de quantité de mouvement prograde dans les hautes couches de l’atmosphère de Saturne. Ainsi, la phase vers l’est de l’oscillation équatoriale s’est renforcée et la périodicité s’est stabilisé grâce à une meilleure représentation d’une circulation inter-hémisphérique saisonnière en inter-connexion avec le changement de phase de l’oscillation.
Par ailleurs, cette circulation de grande échelle influence également les latitudes plus élevées par transport de quantité de mouvement mais également par transport thermique. La branche descendante principale de la circulation inter-hémisphérique est située dans l’hémisphère d’hiver sous l’ombre des anneaux de Saturne et permet une accumulation de chaleur par compression adiabatique aux tropiques d’hiver, ce qui est cohérent avec les anomalies de température chaudes relevées dans les observations
de Cassini.
Cependant, les moyennes et hautes latitudes de la stratosphère de Saturne sont également sujettes à des cellules de circulation provoquant systématiquement des anomalies chaudes persistantes sur l’ensemble de l’année entre 40 et 60°, qui ne trouvent pas d’équivalent dans les observations.
Enfin, en enrichissant le spectre d’ondes atmosphériques présentes dans le modèle par l’implémentation d’une paramétrisation stochastique d’ondes de gravité non-orographiques, les simulations à basse résolution verticale dépeignent une structure de vent et de température équatoriale qui s’éloigne d’une oscillation équatoriale, en détruisant la phase vers l’est ou en arrêtant la propagation vers le bas dans les plus hautes couches de l’atmosphère.
De même les simulations à haute résolution verticale ne montrent pas d’amélioration significative de la structure du vent zonal et de la température équatoriale lorsque de telles ondes sont considérées. Le rôle des ondes de gravité méso-échelle dans le forçage de l’oscillation équatoriale modélisée de Saturne semble moindre par rapport au rôle du cycle saisonnier à travers la circulation inter-hémisphérique, sine qua non d’une fine discrétisation verticale.
Par restrictions sanitaires, la soutenance aura principalement lieu par visio-conférence :
Participer à la réunion Zoom : https://cnrs.zoom.us/j/98581619242
ID de réunion : 985 8161 9242
Code secret : iFtz1w
