Observations multi-instrumentales pour l’étude de la dynamique atmosphérique dans la haute atmosphère

Multi-instrumental observations for the study of atmospheric dynamics in the upper atmosphere

• Auteur / Autrice : Thurian Le Dû
• Direction : Philippe Keckhut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Météorologie, océanographie, physique de l'environnement
• Date : Soutenance le 25/11/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• 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-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Chantal Claud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Giovanni Occhipinti, Fabrice Chane-Ming, Jérémie Vaubaillon, Riwal Plougonven
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Giovanni Occhipinti, Fabrice Chane-Ming

Mots clés

Mots clés contrôlés

Température atmosphérique

Ondes de gravité

Climat

Haute atmosphère

Mots clés libres

Airglow

Dynamique atmosphérique

Infrason

Inversion de température

Airglow

Atmospheric dynamic

Infrasound

Temperature inversion

Résumé

La haute atmosphère, et plus précisément la région appelée MLT (Mesosphere Lower Thermosphere) qui se situeentre 60 et 110 km d'altitude, est le siège de processus divers (chimiques, radiatifs, dynamiques) dont l'étudeest cruciale pour la compréhension du climat et le développement des futurs modèles climatiques. Cette régionse caractérise entre autres par l'émission nocturne du rayonnement provenant d'atomes et de molécules (rayonnementnightglow) et permettant, grâce à l'observation au niveau du sol ou à partir de plateformes satellitaires,d'obtenir des informations sur ces processus. Il apparaît donc un grand intérêt à l'étude du rayonnement nightglow : l'observation des phénomènesimpactant le rayonnement dans la MLT avec pour finalité la compréhension du climat.L’objet de la thèse consiste à étudier les divers phénomènes dynamiques impliqués dans la variabilitédu rayonnement émis dans la MLT par l'espèce OH, qui est un des traceurs de la dynamique locale.Une campagne de mesure a été réalisé en collaboration avec le Latmos (Laboratoire atmosphères, milieux, observationsspatiales) et l’IMCCE (Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides) à l’Observatoirede Haute-Provence durant la nuit du 12 au 13 décembre 2017 concordant avec le pic d’activité des Géminides(chute de météores). Une caméra InGaAs SWIR (Short-Wave InfraRed) a imagé le rayonnement émis par lamolécule OH à 87 km d’altitude. Un lidar Rayleigh a permis de mesurer le profil de température en fonction de l'altitude et du temps et un réseau de microbaromètres a mesuré les fluctuations de pressions au sol.Le travail réalisé est concentré sur la détection et la propagation des infrasons dans la basse thermosphère produit à la surface et la propagation des ondes de gravité à travers la mésosphère perturbée lors d’une inversion mésosphérique.Le travail entrepris a permis de montrer l'impact important de l'inversion sur la propagation verticale des ondes de gravité et sur l'activité infrasonique.

The upper atmosphere, and more specifically the region called MLT (Mesosphere Lower Thermosphere) which is situatedbetween 60 and 110 km in altitude, is the seat of various processes (chemical, radiative, dynamic) whose studyis crucial for the understanding of climate and the development of future climate models. This regionis characterized, among other things, by the nocturnal emission of radiation from atoms and molecules (radiationnightglow) and allowing, thanks to observation at ground level or from satellite platforms,to obtain information on these processes. There is therefore a great interest in the study of nightglow radiation : the observation of the phenomenaimpacting radiation in the MLT with the goal of understanding climate.The purpose of the thesis is to study the various dynamic phenomena involved in the variabilityof the radiation emitted in the MLT by the OH species, which is one of the tracers of the local dynamics.A measurement campaign was carried out in collaboration with Latmos (Laboratory of Atmospheres, Environments, Observations, etc.).and IMCCE (Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides) at the Haute-Provence observatoryduring the night of December 12 to 13, 2017 corresponding to the peak of activity of the Geminides.(meteor shower). An InGaAs SWIR (Short-Wave InfRared) camera imaged the radiation emitted by theOH molecule at an altitude of 87 km. A Rayleigh lidar measured the temperature profile as a function of altitude and time and an array of microbarometers measured fluctuations in ground pressure.The work is focused on the detection and propagation of infrasound in the lower thermosphere produced at the surface and the propagation of gravity waves through the disturbed mesosphere during a mesospheric inversion.The work undertaken has shown the important impact of the inversion on the vertical propagation of gravity waves and on the infrasound activity.