Activités
Les travaux du thème « Spectroscopie et Télédétection » s’inscrivent dans le cadre général de la spectroscopie moléculaire en phase gazeuse et de ses applications au sondage optique des divers milieux de l’univers, avec un accent particulier autour des problématiques liées à la télédétection des molécules d’intérêt pour l’atmosphère terrestre.
Des instruments de sondage au sol (OASIS$) ou embarqués (IASI$, ACE-FTS$, MIPAS$, FORUM$, CIRS$, Herschel$, ALMA$, SOFIA$,…) fournissent des spectres d’absorption ou d’émission dans divers domaines spectraux. Ces spectres contiennent les signatures d’espèces moléculaires et de particules dont l’analyse fournit des informations sur la température et la pression atmosphérique, la composition des atmosphères, les propriétés de la surface, etc... Les paramètres recherchés sont obtenus par une procédure dite « d’inversion » dans laquelle les écarts entre spectres mesurés et calculés sont minimisés. L’outil de base pour cela est un calcul de transfert radiatif qui prend en compte les diverses contributions à l’absorption, diffusion et/ou émission dans le milieu sondé. Il faut donc être capable de modéliser les spectres des molécules, ce qui nécessite la connaissance des paramètres spectroscopiques, à savoir les positions, intensités, sections efficaces et profils spectraux des transitions optiques. La spectroscopie de laboratoire fournit des spectres expérimentaux qui sont modélisés par un modèle théorique. En général on utilise des modèles théoriques « effectifs » (non ab initio) dont on détermine les constantes spectroscopiques à partir des données expérimentales. Ceci fait, ces modèles sont utilisés pour calculer les spectres dans des conditions de température et pression non couvertes par l’expérience. Calculs théoriques et spectres mesurés fournissent ainsi ensemble les données spectroscopiques qui alimentent les bases de données internationales telles que HITRAN (USA) et GEISA (France) et qui sont utilisés pour l’inversion des spectres atmosphériques. Le processus fait donc appel à l’observation atmosphérique depuis l’espace et le sol, à l’expérimentation et à la modélisation théorique en laboratoire. Cette synergie, base de notre démarche scientifique, est réalisée grâce à des outils expérimentaux, théoriques et méthodes d’observation atmosphériques, souvent développés par les chercheurs de notre thème.
Outre les applications astrophysiques et atmosphériques, notre thème de recherche s’est aussi ouvert récemment à l’étude des molécules gazeuses d’intérêt biologique utilisées, par exemple, dans la communication entre plantes, à travers le milieu atmosphérique. Nous menons des études de caractère chimie physique « fondamentale » (structure chimique des conformères, dynamique interne en phase gazeuse de leur reconversion, tautomérisation etc…). Par ailleurs, les méthodes ab initio ont pris de l’importance dans notre thème de recherche complétant ainsi les méthodes dites « effectives ».
Les recherches menées dans notre thème sont articulées autour de trois axes décrits en détails dans les liens ci-après :
Axe 1 – Spectroscopie des espèces atmosphériques : IR à haute résolution
Axe 2 – Spectroscopies des espèces interstellaire et biologique : UV, MW et calculs ab initio
Axe 3 – Télédétection de l’atmosphère