Perturbations ionosphériques en lien avec l'activité solaire : surveillance et modélisation

Ionospheric disturbances related to solar activity: monitoring and modeling

• Auteur / Autrice : Pauline Teysseyre
• Direction : Carine Briand
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Instrumentation et de Recherche en Astrophysique
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Observatoire de Paris (1667-....)

Mots clés

Mots clés libres

Météorologie de l'espace

Eruptions solaires

Plasmas spatiaux

Ionosphere

Ionosphere

Space plasmas

Solar flares

Space weather

Résumé

L'ionosphère terrestre est soumise à différents forçages qui conduisent à des modifications remarquables de sa densité électronique : ceux d'origine terrestre (parmi lesquels les éclairs d'orage mais aussi possiblement les volcans et les séismes), et ceux d'origine extra-terrestre (en tout premier lieu le Soleil mais également les précipitations de particules depuis la magnétosphère terrestre). Au cours de ce projet, nous nous intéresserons principalement au forçage lié aux éruptions solaires. Il s'agira tout d'abord de comprendre la réponse de la couche la plus interne de l'ionosphère (située vers 60km) en fonction des émissions X et EUV du soleil, sur différentes échelles de temps (heures, jours, mois). Il s'agira ensuite de quantifier l'extension spatiale (longitude, latitude) de ces perturbations. Les travaux seront basés sur l'analyse de données VLF et des modélisations de densité électronique à partir de ces observations. Le projet inclus également le déploiement d'un réseau d'antennes VLF autour du globe pour monitorer le soleil en continu ainsi que le développement d'un pipeline de réduction des données pour produire des alertes en temps quasi-réel. En effet, l'augmentation de densité électronique dans les basses couches ionosphériques conduisent à une absorption des rayonnements HF. Ce projet comporte ainsi un volet sociétal important.

The terrestrial ionosphere is subjected to various forcing which lead to remarkable modifications of its electronic density: those of terrestrial origin (among which thunderstorm lightning but also possibly volcanoes and earthquakes) and those of extraterrestrial origin. (first of all, the Sun but also the particle precipitation from the magnetosphere). This project will mainly focus on ionospheric disturbances caused by solar flares. First of all, it will be a question of understanding the response of the innermost layer of the ionosphere (located around 60km) according to X-ray and EUV emissions from the Sun on different time scales (hours, days, months). It will then be a question of quantifying the spatial extent of these disturbances (in longitudes and latitudes). The work will thus be based on the analysis of VLF data and electronic density modelling from these observations. The project also includes deploying a network of VLF antennas around the globe to monitor the Sun continuously and developing a data reduction pipeline to produce near real-time alerts. Indeed, the electron density increase in the lower ionospheric layers leads to stronger absorption of HF radiation. This project, therefore, includes a significant societal component.