Etude de la photochimie de Vénus à l'aide d'un modèle de circulation générale

Study of Venus's photochemistry with a general circulation model

• Auteur / Autrice : Aurélien Stolzenbach
• Direction : Franck Lefèvre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Planétaires
• Date : Soutenance le 17/06/2016
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Atmosphères, observations spatiales (Guyancourt, Yvelines ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Sébastien Payan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Lellouch, Sébastien Lebonnois, Thérèse Encrenaz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Brun-Huret, Thomas Widemann

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation tridimensionnelle

Vénus (planète) -- Atmosphère

Photochimie

Mots clés libres

Vénus

Photochimie

Modélisation

Venus

Photochemistry

Modeling

Résumé

L'étude de la planète Vénus est particulièrement intéressante car elle possède de nombreuses caractéristiques avec la Terre, des dimensions et une composition semblables. Malgré ces éléments en commun, ces planètes sont foncièrement différentes à notre époque. Vénus possède une atmosphère cent fois plus dense à sa surface que celle de la Terre. Cette atmosphère est composée essentiellement de dioxyde de carbone là où l'atmosphère terrestre est composée d'un mélange de diazote et d'oxygène moléculaire. La composition chimique de l'atmosphère vénusienne pose de nombreux problèmes aux chimistes. Vénus fait l'objet d'observations modernes depuis la Terre, de missions spatiales depuis les années 70 et l'ESA a lancé en 2005 la mission Venus Express qui est restée en orbite autour de Vénus jusqu'en décembre 2014. L'explication de la distribution et des concentrations des espèces chimiques mesurées est étudiée par une communauté de modélisateurs en parallèle des observations. Cependant, ces modélisations étaient contraintes à utiliser des modèles 1D qui contenaient de nombreuses paramétrisations. Durant ma thèse j'ai mis à jour un modèle chimique, développé au LATMOS, et développé un modèle des nuages de Vénus qui ont tout deux été introduit à un GCM 3D de Vénus développé au LMD. Ce nouveau modèle permet d'appliquer en 3D les hypothèses les plus récentes sur les cycles chimiques vénusiens, tels que la décroissance du dioxyde de soufre et de la vapeur d'eau dans la couche nuageuse, les variations en latitudes du monoxyde de carbone, la stabilité du dioxyde de carbone, la composition des gouttelettes des nuages de Vénus et la masse condensée dans les nuages.

The study of Venus is particularly interesting on many aspects. Venus shares many features with the Earth, similar size and composition. For, despite some common elements, these planets are fundamentally different in our time. Venus has an atmosphere a hundred times denser at the surface than the Earth and is composed essentially of carbon dioxide where the earth's atmosphere is composed of a mixture of molecular nitrogen and molecular oxygen. The chemical composition of the Venusian atmosphere poses many problems for chemist. Venus is the subject of modern observations from Earth and then through space missions of the 70 ESA mission launched in 2005 which remained in orbit around Venus until December 2014. the explanation of the distribution and concentrations measured chemical species is studied by a community of modelers in parallel observations. However, these models were forced to use 1D models that contained numerous parameterization. During my PhD I have updated a chemical model developed at LATMOS, and developed a model of the Venus clouds which have both been introduced to Venus 3D GCM developed at LMD. It allows to apply in 3D the latest hypothesis about the Venusian chemical cycles such as, among others, the decrease of sulfur dioxide and water vapor in the cloud layer, changes of carbon monoxide in latitudes, the stability of carbon dioxide, the composition of clouds droplets and the condensed mass in those clouds.