Atelier national sur les nuages polaires

24/06/2025 09:00

SIRTA / ICEO : Journée Scientifique 2025

24/06/2025 09:00

Evénement de clôture projet FAIR-EASE

12/06/2025 09:00

TEMLI: Temperature Estimation with Machine Learning and Land Input over Morocco

19/12/2024 15:00

Wiam Salih, doctorante à l’UM6P (Maroc), est en court séjour de recherche à l’IPSL pour travailler sur l’interface entre l’hydrologie et l’apprentissage automatique. Elle présentera ses travaux de thèse sur l’utilisation de méthodes ML pour la création d’un dataset de résolution kilométrique de température de l’air sur le Maroc.

Le puits de carbone océanique et les méthodes d'élimination du dioxyde de carbone associées

18/12/2024 16:00

Séminaires du cycle organisé dans le cadre du cours « transition énergétique » du département de Géosciences de l’ENS-PSL.

Experiments and modeling to interpret exoplanet atmospheric observables in the era of JWST

17/12/2024 14:00

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Lidar 2µm à source hybride fibrée/solide pour la télédétection du CO2 atmosphérique

10/12/2021 10:00

Dans une perspective de réchauffement climatique global, il est essentiel de mieux comprendre et caractériser, à l’échelle planétaire, les cycles des principaux gaz à effet de serre et notamment du dioxyde de carbone (CO₂). Jusqu’ici, l’observation du CO₂ depuis l’espace a été réalisée avec des sondeurs passifs. Cependant, l’emploi d’un Lidar (radar laser) embarqué sur satellite pourrait permettre une couverture spatio-temporelle accrue ainsi qu’une réduction significative des biais de mesure. Cette thèse s’intéresse au développement d’un laser à 2.05μm, compatible avec la mesure du CO₂ par absorption différentielle (DIAL), en vue d’une future mission spatiale.

Pour répondre à la double contrainte robustesse/performance imposée par l’application spatiale, nous proposons une approche dite hybride, associant un laser entièrement fibré et un amplificateur cristallin. La partie « tout fibré », intrinsèquement compacte, robuste et exempte d’alignement
optique, a les propriétés requises mais l’énergie extractible par impulsion est limitée par des effets non-linéaire dans les fibres optiques. L’amplification en espace libre consiste en un simple passage dans un cristal Ho:YLF, nettement plus simple de mise en œuvre et moins sensible à l’alignement que les lasers en cavité espace libre. Ainsi, la source laser hybride conserve une importante robustesse, tout en atteignant des énergies importantes, inaccessibles aux amplificateurs fibrés mono-fréquences à 2.05μm.

À une fréquence de répétition de 1kHz, la source laser hybride fournit des impulsions de 9mJ, pour une durée de 187ns et une efficacité électro-optique de 2%, comparable avec les lasers d’autres missions lidar spatiales. Considérant ces résultats ainsi que les récentes avancées sur les détecteurs dans le proche infrarouge, une mission spatiale aux objectifs ambitieux pourrait voir le jour dans les années à venir.

Abstract

In a perspective of global warming, it is essential to better understand and characterize, at the global scale, the cycles of the main greenhouse gases and in particular of carbon dioxide (CO₂). Until now, passive sounders have been used for this purpose, but the use of space-borne Lidar (laser radar) could be a major step forward for the observation of CO₂, allowing a better spatial and temporal coverage and a significant reduction in the measurements biases. This thesis focuses on the development of a 2.05μm laser, compatible with CO₂ measurement by differential absorption (DIAL), for a future space mission.

To meet the dual constraint of robustness/performance imposed by the space application, we propose a hybrid approach, combining an all-fiber laser and a bulk amplifier. The all-fiber part, intrinsically
compact, robust and free of optical alignment, has the required properties but the extractable energy per pulse is limited by non-linear effects in the optical fibers. The free-space amplification consists of a simple pass through a Ho:YLF crystal, which is significantly simpler to implement and less sensitive to alignment than free-space laser cavity. Thus, the hybrid laser source keeps an important robustness, while reaching important energies, unattainable to single frequency fiber amplifiers at 2.05μm.

At a repetition rate of 1kHz, the hybrid laser source provides 9mJ pulses, for a duration of 187ns and an electro-optical efficiency of 2%, comparable with other lasers for space lidar missions. Considering these results and the recent advances in near-infrared detectors, a space mission with ambitious objectives could be launched in the coming years.

Informations pratiques

La soutenance de thèse se tiendra à l’École Polytechnique – Amphithéâtre Becquerel le vendredi 10 décembre 2021 à 10h00. Vous trouverez ci-après le lien de connexion à la visioconférence.

The thesis defense which will be held at Ecole Polytechnique – Amphithéâtre Becquerel on Friday, December 10, 2021 at 10:00 am. You will find below the link to the web conference.

Lien/link : https://rdv.onera.fr/soutenance_jl

Évolution et persistance des vortex stratosphériques polaires Arctique et Antarctique sur la période 1979 – 2021

09/12/2021 10:00

Cette thèse de doctorat porte sur l’étude de l’évolution des vortex stratosphériques polaires au cours des quarante dernières années. L’intensité et la position de la bordure du vortex des hémisphères sud (HS) et nord (HN) sont évaluées en fonction de la latitude équivalente sur la période 1979 – 2021 sur trois niveaux isentropiques dans la basse et moyenne stratosphère (675 K, 550 K et 475 K) à partir des réanalyses ECMWF ERA-Interim. L’étude comprend également une analyse des dates d’apparition et de rupture des vortex polaires, qui sont déterminées à partir de seuils de vent (par exemple 15,2 m.s, 20 m/s et 25 m/s) le long du bord du vortex. La bordure du vortex est plus intense à la fin de l’hiver, en septembre – octobre – novembre dans l’HS et en février – mars dans l’HN.

Dans l’HS, une augmentation à long terme de l’intensité de la bordure du vortex et des dates de rupture est observée sur la période 1979 – 1999, liée à l’augmentation du trou d’ozone en Antarctique. Une telle tendance n’est pas observée dans l’HN. Après des ruptures précoces entre 1981 et 1987, des tourbillons plus persistants se sont produits dans le nord-est au cours des années 1990 aux trois niveaux isentropes et pour les trois valeurs seuils. Le cycle solaire et, dans une moindre mesure, l’oscillation quasi-biennale (QBO), El Niño Southern Oscillation (ENSO) et l’Oscillation Arctique (AO) modulent l’évolution interannuelle de l’intensité de la bordure du vortex ainsi que leurs dates de rupture. Pour les deux hémisphères, une bordure plus intense et une persistance du vortex sont observées lors des années de minimum solaire (minSC), avec la QBO, et l’ENSO ou l’AO modulant davantage l’influence du cycle solaire. Pour l’HS, durant les phases de QBO ouest (wQBO), la différence entre l’intensité de la bordure du vortex pour les années minSC et maxSC est plus faible que durant les phases de QBO est (eQBO). La bordure du vortex polaire est plus intense et persiste plus longtemps pour les années maxSC/wQBO que pour les années maxSC/eQBO. L’ENSO a un impact plus faible mais la bordure du vortex est un peu plus intense durant les phases froides de l’ENSO pour les années minSC et maxSC.

Pour l’HN, l’intense bordure du vortex durant la phase wQBO est plus prononcée que dans l’HS et la bordure du vortex est plus intense durant les années minSC/wQBO. L’AO a un impact plus faible mais la bordure du vortex est légèrement plus intense durant les années d’AO positives (AOp) que durant les années d’AO négatives à 675 K et 475 K, et persistent plus longtemps durant les années AOp à 550 K et 475 K. Le vortex rompt plus tardivement durant les années maxSC/AOp et minSC/AOn.

Abstract

This PhD study focuses on the study of the evolution of the stratospheric polar vortices over the last forty years. The intensity and position of the Southern (SH) and Northern (NH) Hemispheres stratospheric polar vortex edge are evaluated as a function of equivalent latitude over the 1979 – 2021 period on three isentropic levels in the lower and middle stratosphere (675 K, 550 K and 475 K) from ECMWF ERA-Interim reanalysis. The study also includes an analysis of the onset and breakup dates of the polar vortices, which are determined from wind thresholds (e.g. 15.2 m/s, 20 m/s and 25 m/s along the vortex edge. The vortex edge is stronger in late winter, over September – October – November in the SH and in February – March in the NH. In the SH, long-term increase of the vortex edge intensity and break-up dates is observed over the 1979 – 1999 period, linked to the increase of the Antarctic ozone hole. Such a trend is not observed in the NH. After early break-ups between 1981 and 1987, more persistent vortex occurred in the NH during the 1990s at the three isentropic levels and for the 3 threshold values.

The solar cycle and to a lower extent the quasi-biennal oscillation (QBO), El Niño Southern Oscillation (ENSO) and the Arctic Oscillation (AO) modulate the inter-annual evolution of the strength of the vortex edge and the vortex breakup dates. For both hemispheres stronger vortex edge and longer vortex duration is observed in solar minimum (minSC) years, with the QBO, and ENSO or AO further modulating the solar cycle influence. For the SH, during West QBO (wQBO) phases, the difference between vortex edge intensity for minSC and maxSC years is smaller than during East QBO (eQBO) phases.

The polar vortex edge is stronger and lasts longer for maxSC/wQBO years than for maxSC/eQBO years. ENSO has a weaker impact but the vortex edge is somewhat stronger during cold ENSO phases for both minSC and maxSC years. For the NH, the stronger vortex edge during the wQBO phase is more pronounced than in SH and the vortex edge is stronger during minSC/wQBO years. AO has a weaker impact but the vortex edge is somewhat stronger during positive AO (AOp) years than during negative (AOn) years at 675 K and 475 K and lasts longer during AOp years at 550 K and 475 K. The vortex lasts longer during maxSC/AOp and minSC/AOn.

Informations pratiques

En raison des conditions sanitaires la présentation se fera de façon hybride :

• en présentiel à Sorbonne Université, Campus Pierre et Marie Curie, dans la salle de conférence de l’UFR TEB (tour 46-56, 2^e étage)
• via zoom et sera diffusée à l’adresse suivante :
  https://cnrs.zoom.us/j/94963573753?pwd=WEljR1FOUmNiRGptREFqYzIrVzNKZz09
  ID de réunion : 949 6357 3753
  Code secret : nqy2BC

De l’étude de l’évolution de la matière organique dans un environnement martien simulé à sa recherche in situ par l’instrument MOMA lors de la mission spatiale Exomars 2022.

09/12/2021 14:00

La détection de matière organique est l’un des objectifs principaux des missions spatiales actuelles et futures vers la planète Mars. En effet, des molécules organiques ont été apportées sur la planète rouge par les flux météoritiques ou auraient pu être produites in situ. Cependant les sources météoritiques sont les seules dont on puisse être certains et qui sont toujours actives. Malgré la diversité des familles chimiques de ces sources, à ce jour, très peu de molécules organiques ont été détectées à la surface de Mars. Il existe deux hypothèses principales pour expliquer les différences observées entre les molécules détectées et les molécules supposées présentes à la surface de Mars.

La première hypothèse concerne les biais directement liés à l’instrumentation utilisée in situ pour l’analyse des échantillons prélevés. La seconde hypothèse est liée à l’impact de l’environnement martien sur l’évolution de la matière organique en surface. L’objectif de cette thèse est d’apporter des éléments de réponses pour les deux hypothèses posées concernant la problématique de la détection de matière organiques sur Mars, et notamment dans le contexte de la future missions spatiale Exomars dont le lancement est prévu pour 2022. Une partie de mes travaux a été orientée vers la caractérisation de certains biais analytiques possibles pour les futures analyses réalisées par l’instrument MOMA (Mars Organic Molecules Analyzer) de la mission Exomars. Plus précisément, l’une des procédures d’extraction chimique de MOMA, permettant de volatiliser des molécules potentiellement présentes, a été testée. Le résultat principal est que cette procédure sera moins efficace sur Mars qu’une réaction classique de laboratoire.

Néanmoins, MOMA serait capable d’analyser des molécules organiques tels que les acides aminés. Le deuxième volet de ces travaux concerne l’étude de l’évolution de la matière organique à la surface de Mars afin d’orienter les recherches de molécules organiques en surface. Plus précisément, l’effet du rayonnement UV et de la présence de sels de perchlorates a été étudié à l’aide d’une chambre de simulation martienne : MOMIE (Mars Organic Matter Irradiation and Evolution). La famille de molécules ciblée pour cette étude est la famille des bases azotées pyrimidiques. Les résultats obtenus indiquent que ces molécules sont susceptibles d’évoluer lorsqu’elles sont exposées au rayonnement UV et en présence de perchlorates à la surface de Mars.