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«Étude des nuages de Vénus par polarimétrie avec les données de l'instrument SPICAV-IR à bord de Venus Express» par Loic Rossi

Présentée par : Loic Rossi Discipline : astronomie, astrophysique Laboratoire : LATMOS

Résumé :
Vénus, d'une taille et d'une masse très similaires à la Terre, est en fait un monde infernal où la température de surface atteint 700 K et la pression s’élève à 92 bars, avec une atmosphère composée à plus de 90 % de CO2. Bien que le corps solide ait une période de rotation rétrograde très lente, l’atmosphère est elle en super-rotation avec une période de quatre jours environ au sommet des nuages, avec des vents zonaux pouvant atteindre 100 m/s. Observée dans le visible, Vénus ne laisse pas voir sa surface, cachée sous d’épais nuages d’acide sulfurique qui couvrent en permanence toute la planète. Ces nuages jouent un rôle très important dans le bilan radiatif de la planète de par leur opacité et leur albédo élevé mais aussi dans les cycles chimiques de nombreuses espèces, notamment celui du soufre.
Arrivée en orbite en 2006, la mission Venus Express avait pour objectif d’étudier l’atmosphère de la planète. Parmi ses instruments se trouvait le spectromètre SPICAV dont le canal infrarouge permettait de mesurer le degré de polarisation linéaire de la lumière diffusée par les nuages. Cette thèse vise à l’exploitation de données acquises par SPICAV-IR jusqu’à la fin de la mission Venus Express en 2014. Nous présentons Vénus et les propriétés des nuages qui l’entourent. Nous expliquons comment SPICAV-IR mesure la polarisation produite par la diffusion de la lumière dans les nuages. Nous présentons notre modèle de transfert de rayonnement prenant en compte la polarisation et nous analyserons les gloires observées par SPICAV-IR afin de caractériser les propriétés des nuages. Enfin, nous nous intéresserons à la variabilité spatiale des brumes situées au-dessus des nuages.

Abstract :
Venus is quite similar to Earth in terms of mass and radius, but it appears to be a hellish planet with surface temperature reaching 700 K and ressions up to 92 bars. The atmosphere is mostly composed of carbon dioxyde and despite a slow retrograde rotating solid body, the atmosphere is in super-rotation with a period of about four days and zonal winds reaching 100 m/s at cloud top level. In visible light, the surface is always hidden by thick decks of clouds mostly made of sulfuric acid. These clouds are very important in Venusian climatology as they play a key role in the radiative balance of the planet because of their opacity and their high albedo and also in the chemical cycles of sulfur especially. In orbit since 2006, the European space agency’s probe Venus Express had the objective to study the atmosphere and clouds of Venus. Amongst its instruments was the SPICAV spectrometer which infrared channel had the ability to measure the degree of linear polarization from the light scattered by the clouds. This thesis aims to study these observations acquired by SPICAV-IR until the end of the mission in 2014. We will introduce the planet Venus with a particular focus on the cloud layers. We will then cover the principles of the polarization of light through scattering by cloud particles before we introduce the measurement of polarization by our instrument. We also introduce the radiative transfer model taking into account polarization and apply it to the observations of a phenomenon called glory which allows to characterize the properties of the cloud droplets. We will then investigate the variability of the haze layers lying above the main cloud deck.
Informations complémentaires
Pierre DROSSART, Directeur de Recherche CNRS, à l’Observatoire de Paris/Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique (LESIA) - UMR 8109 - Meudon - Rapporteur
Sébastien LEBONNOIS, Chargé de Recherche CNRS, à l’Université Paris 6/Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) - UMR 8539 - Paris - Rapporteur
Franck MONTMESSIN, Directeur de Recherche, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) - Guyancourt - Directeur de thèse
Emmanuel MARCQ, Maître de Conférences, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) - Guyancourt - Co-Encadrant
Valérie CIARLETTI, Professeur des Universités, à l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) - Guyancourt - Examinateur
Valérie WILQUET, Chercheur, au Belgian Institute for Space Aeronomy (IASB) - Bruxelles (Belgique) - Examinateur
Jérémie LASUE, Astronome-Adjoint, à l’IRAP - Toulouse - Invité
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