Thèse soutenue

Analyse des évènements lumineux transitoires à partir d'observations terrestres et spatiales

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Zaida Gomez Kuri
Direction : Serge SoulaJean-François Georgis
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Océan, Atmosphère, Climat
Date : Soutenance le 08/10/2021
Etablissement(s) : Toulouse 3
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Aérologie (Toulouse ; 1983-....)
Jury : Président / Présidente : Serge Chauzy
Examinateurs / Examinatrices : Aurélie Marchaudon, Olivier Chanrion, Thomas Farges
Rapporteur / Rapporteuse : Sébastien Célestin, Juan Montaña Puig

Résumé

FR  |  
EN

Les événements lumineux transitoires (TLEs, de l'anglais emph{Transient Luminous Events}) sont des phénomènes d'émission de lumière qui se produisent à haute altitude, du sommet des nuages à la basse ionosphère, pendant les orages. Les différents types - Sprites, Elves, Halos, Blue Jets, Blue starters, Gigantic Jets, etc. - sont le produit de divers mécanismes régis par l'élimination de la charge d'un nuage orageux pendant les eclairs. Bien que les TLEs aient été découverts il y a trente ans, les mécanismes régissant leur formation et leur développement ne sont pas encore totalement compris. De plus, le rôle que joue l'ionosphère dans leur développement a été établi théoriquement, mais il existe peu de recherches impliquant des observations in situ. Dans ce travail, les observations au sol et dans l'espace des TLE sont utilisées pour étudier les paramètres les plus prometteurs responsables de leur production, y compris leur relation avec l'activité des eclairs et la structure des nuages orageux. Une analyse statistique des observations au sol de près de 600 TLE à partir d'une caméra au Pic du Midi, en France, est réalisée et les résultats sont utilisés pour identifier les TLE à l'aide d'un instrument spatial à bord de l'ISS : le réseau d'imagerie multispectral modulaire (MMIA) du instrument d'observation des interactions atmosphère-espace (ASIM, de l'anglais emph{Atmosphere-Space Inter-actions Monitor}). Cet instrument comporte trois photomètres et deux caméras dédiés à la détection des TLEs. Les principaux paramètres analysés sont les arcs qui produissent des TLE, y compris leurs pics de courant, leur retard et le moment courant, les intensités optiques de la température du sommet des nuages orageux, et les caractéristiques des nuages orageux obtenues par des techniques de traitement d'images. De plus, le couplage électrostatique entre l'ionosphère et la stratosphère est analysé en étudiant comment la densité des electrons est modifiée pendant des orages produisant des TLE en utilisant le contenu électronique total (TEC). Les résultats obtenus à partir des observations au sol comprennent la distinction claire entre les types des arcs qui produisent les différents types de TLE observés : sprites, halos et elves. Ces résultats ont permis d'identifier la première observation confirmée de sprites à partir de l'instrument MMIA sur l'ISS.