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

Laser-based mass spectrometry in the planetary sciences: convergence of emerging priorities and enabling technologies

17/06/2025 11:30

Séminaire du LATMOS.

Big Data Assimilation Revolutionizing Numerical Weather Prediction Using Fugaku

13/06/2025 14:00

Séminaire du LMD.

Simulated climatologies of Northern Hemisphere blocking and storm tracks in AGCMs

12/06/2025 14:30

Séminaire du LMD à l’ENS.

Étude de processus-clés de la couche limite nuageuse en Arctique

08/04/2022 14:00

L’étude de l’atmosphère arctique présente un intérêt scientifique grandissant, la température de sa surface augmentant deux à trois plus fois rapidement que dans le reste du monde. Par la modulation qu’ils exercent sur le rayonnement, les nuages apparaissent comme un élément crucial du bilan d’énergie du système océan-glace-atmosphère en Arctique. Pourtant, la formation et la persistance de ces nuages sont toujours mal représentées dans les modèles atmosphériques, de même que la couche limite où ils se forment et résident. Une meilleure compréhension des rétroactions entre les nuages et les surfaces de glace est cruciale pour analyser et prédire l’évolution du climat en Arctique.

Dans le cadre du projet innovant IAOOS (Ice Atmosphere arctic Ocean Obverving System), un système d’observation intégré à bord de bouées dérivant dans l’océan arctique a permis de collecter simultanément et en temps réel des informations relatives à l’état des couches supérieures de l’océan, de la basse atmosphère et de la glace de mer arctique. Une partie de ces observations a été effectué lors de la campagne de terrain N-ICE (Norwegian Young Ice Experiment) au nord du Svalbard en 2015. Ce jeu de données comporte un grand nombre d’observations météorologiques, radiatives et à la surface.  Les travaux menés dans le cadre de cette thèse visent à mieux quantifier les différents termes du bilan d’énergie à la surface dans des conditions environnementales et de surface variées et d’améliorer la représentation dans le modèle régional Polar-WRF des nuages dans la couche limite arctique.

Une première étude cherche à comprendre comment la représentation spatiale des mesures de flux radiatifs au-dessus l’océan Arctique peut être améliorée à partir de données lidar et d’observations satellitaires. Une analyse du bilan radiatif identifie des biais sur les flux LW et SW dans les données satellitaires classiques (CERES-EBAF et CERES-SYN) et les réanalyses (ERA-Interim et ERA5) liés à la température, l’albédo de la surface et la représentation des nuages. Une méthode innovante, reposant sur un modèle de transfert radiatif, a ensuite été développée pour estimer les flux LW et SW et l’épaisseur optique du nuage à partir des observations lidar obtenues sur les plateformes IAOOS.

Dans un second temps, l’intérêt est porté à la représentation de l’occurrence des nuages dans le modèle météorologique Polar-WRF, à l’influence des nuages et de l’albédo de la neige au-dessus de la banquise sur le bilan d’énergie et la stabilité de la couche limite, et au rôle de la couche limite sur la phase des nuages en Arctique. Des études de sensibilité du modèle Polar-WRF ont permis d’analyser l’effet du choix des schémas de couche de surface et de couche limite et d’estimer l’influence d’une modification de la paramétrisation de l’albédo de la neige sur trois périodes distinctes: l’hiver avec le passage de systèmes dépressionnaires, le printemps avant et pendant la fonte de la neige en surface. L’influence des résistances thermique et humide dans la couche de surface sur l’occurrence des nuages et le type d’hydrométéores qui les composent a finalement été étudiée. Cette méthodologie permet de hiérarchiser les processus dominants dans la fréquence d’occurrence des nuages, leurs propriétés optiques et leurs impacts radiatifs à la surface de la banquise, et d’esquisser des piste d’amélioration.

 

Impacts des changements globaux sur les coraux massifs Porites et Diploastrea de l'Océan Pacifique

24/03/2022 14:00

Les coraux tropicaux sont des archives naturelles qui permettent d’une part, de reconstruire la variabilité océanique et, d’autre part, d’évaluer les impacts du réchauffement climatique et de l’acidification des océans sur ces organismes calcifiants.

À partir d’un jeu de données unique issu de 40 colonies de corail massif couvrant l’ensemble du bassin Pacifique, de nouvelles calibrations de température ont été développées via l’analyse géochimique élémentaire de leur squelette pour la période 2010-2016. Ainsi, l’utilisation de l’approche « multi-traceurs » couplant Sr/Ca-Li/Mg permet de réduire les incertitudes de reconstruction des températures à ± 0,87 °C. Grâce à cela, deux séries temporelles de température dérivées de colonies de Porites et de Diploastrea de Palaos (Micronésie) ont été comparées. Celles-ci révèlent une discordance marquée des variations temporelles selon le traceur utilisé ou le genre étudié et donc, la nécessité de mieux comprendre les processus de bio-minéralisation. Pour cela, l’analyse géochimique (B/Ca et δ11B) de squelettes coralliens a été réalisée afin de reconstruire les propriétés chimiques des carbonates au sein du fluide de calcification.

Ce travail doctoral met en évidence la capacité des coraux massifs à réguler la chimie des carbonates de leur cf avec, pour Porites une hausse du pHcf (~ 8,4) à la fois sur un site témoin (pHsw ~ 8,03) et sur un site naturellement acide de Palaos (pHsw ~ 7,85), favorisant ainsi le processus de calcification.

À l’échelle du bassin Pacifique, il en résulte que la température conjointement à la chimie des carbonates de l’eau de mer (pHsw, DICsw et Ωsw) pilotent cette régulation interne ainsi que les paramètres de croissance. Parmi eux, la densité du squelette des Porites diminue de 14 % en condition acide, ce qui pourrait à terme, les rendre plus vulnérables.

En revanche, la régulation interne du genre Diploastrea semble plus sensible au réchauffement de l’océan et mérite donc une attention particulière dans les études futures afin d’évaluer leur capacité à supporter ce réchauffement conjugué à l’acidification des océans.

Understand and use the estimation of soil organic carbon persistence by Rock-Eval® thermal analysis

25/03/2022 14:00

One of the most important solutions to climate change lies literally right under our feet. Soils store twice the amount of carbon that is found in atmosphere and vegetation combined. They act as a buffer between solid earth and atmosphere and exercise a major control on the atmospheric concentration of CO₂ through the release or sink of greenhouse gases.

Moreover, organic carbon in soils in the form of organic matter is essential to soil health and fertility, to nutrient availability and water quality. My work is centred around the most valuable tool at our disposal for understanding and predicting the evolution of this reservoir in the future: soil organic carbon (SOC) dynamics models. A missing key influencing the accuracy of SOC model projections and a major challenge in soil science is our ability to estimate the proportion of SOC that will remain unchanged over projection-relevant timescales.

This important amount of carbon that has been present in soils for centuries or millennia, and is therefore considered to be “stable”, can vary greatly from one location to another. The goal of my thesis project was to explore a new approach based on thermal analysis of SOC and machine learning, to characterise SOC, estimate the proportion of “stable” carbon in soil samples, and eventually use this information to improve the accuracy of SOC dynamics models.

In a second step, I focused on the Rock-Eval® thermal analysis technique in the heart of this approach to understand better the important information it offers, based on model laboratory experiments. The main results of my thesis consist, on the one hand, of a complete and validated operational approach improving the accuracy of SOC models with a clear and significant value for “climate-smart” soil management.

On the other hand, an experimental part offers new insights into the working principle, limitations and possibilities of the Rock-Eval® thermal analysis technique.