Th. 3e cycle--Géophys.--Grenoble 1, 1981. N°: 113. / Rés. en angl.

Th. 3e cycle--Géophys.--Grenoble 1, 1980. N°: 20.

Thèse doctorat : Thermique et Energétique : Villeurbanne, INSA : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 179-184.

Th.--Sci. phys.--Pau, 1977. N°: 23.

Th. 3e cycle--Méc.--Lille 1, 1980. N°: 853.

L'interaction entre les particules de glace présentes dans l'atmosphère et les molécules halogénées a suscité beaucoup d'intérêt ces dernières années. En effet, ces molécules, en interaction avec la glace, peuvent produire des radicaux destructeurs pour la couche d'ozone. La première partie de cette thèse est consacrée à la détermination d'une surface d'énergie potentielle paramétrée sur des données ab initio reproduisant l'interaction entre Cl2 et une molécule d'eau puis l'interaction entre Cl2 et le substrat de glace pour les états fondamental et excité. La seconde partie traite de l'adsorption de Cl2 et CH3Cl sur une surface de glace. L'adsorption de la molécule de Cl2 a été étudiée à 190 K et 235 K à l'aide d'un programme de dynamique moléculaire classique dans lequel nous avons implémenté le champ de forces issue de la paramétrisation développée en première partie. Nous avons pu observer que la molécule s'adsorbe en faisant un angle de 80° avec la normale à la surface. De plus, la molécule, faiblement liée à la surface, est très mobile sur celle-ci. L'adsorption de la molécule CH3Cl sur la glace a été étudiée à l'aide d'un logiciel commercial (GROMACS) à une température de 235 K. L'étude de la dynamique nous a appris que la molécule est adsorbée de manière à ce que l'axe chlore - carbone soit presque parallèle à la surface, le groupement méthyle pointant vers cette dernière et le chlore vers la phase gaz. Comme pour Cl2, CH3Cl est plutôt faiblement lié à la surface et est particulièrementmobile sur celle-ci. / The interaction between atmospheric ice particles and halogenated molecules generated much interest in the recent years. Indeed, theses species can produce destructive radicals for the ozone layer and these reactions are enhanced at the ice surface. The first part of this thesis presents the development of a potential energy surface describing the Cl2-ice interaction, on the basis of ab initio data describing the ground and the first excited states for the Cl2-H2O dimer. The second part is dedicated to the adsorption of Cl2 and CH3Cl on a hexagonal ice surface at stratospheric temperatures. The dynamics of Cl2 at the ice surface was study at 190 K and 235 K by implementing the developped potential energy surface in a classical molecular dynamics program. According to these simulations, the Cl2 molecule adsorbs forming an angle of 80° with respect to the normal of the ice surface. The results suggest the interaction between the molecule and the surface is rather weak, the pollutant molecule diffusing freely at the surface.Since, a classical force field was available to describe the CH3Cl interaction with the ice surface, the adsorption of methyl chloride on ice was investigated using the GROMACS package. The main result is that at 235 K the molecule is adsorbed with the chlorine-carbon axis parallel to the ice surface, the methyl group pointing toward the ice and the chloride toward the gas phase. Similarly to Cl2, CH3Cl forms weak bonds with the surface and consequently, does not remain trapped in a given adsorption site.

Thèse (M.Sc.Géogr.) -- Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 100-108. Publié aussi en version électronique.

Il est maintenant bien établi que les cirrus ont un impact important sur le climat. Cependant, l'estimation de cet effet est difficile car notre connaissance des propriétés microphysiques de ce type de nuage est encore incertaine. L'objectif de cette thèse est donc d’améliorer notre compréhension de la microphysique complexe du cirrus composé principalement de cristaux de glace de forme irrégulière et d'estimer ainsi un contenu en glace (ice water content, IWC) plus précis. Pour cela, nous avons développé un algorithme permettant de restituer le profil vertical d'IWC du cirrus. La méthodologie considère une synergie entre les mesures d'un lidar et celles d'un radiomètre infrarouge thermique (IRT) effectuées depuis le sol, via une méthode d'estimation optimale. Ce travail s’est déroulé en trois étapes: (1) Le contenu en glace intégré verticalement (ice water path, IWP) est estimé à partir des mesures passives IRT. (2) L'information sur la distribution verticale d'IWC à l'intérieur du nuage est obtenue avec les mesures actives du lidar. Cette restitution dépend fortement du rapport entre la rétrodiffusion et l'extinction des cristaux de glace obtenu avec un modèle microphysique. La fonction de phase du modèle utilisée pour définir ce rapport ne prend pas en compte le pic de rétrodiffusion. Nous montrons que cette hypothèse aboutit à des résultats non réalistes par rapport aux mesures IRT. (3) Par conséquent, les deux types d’informations sont combinées en synergie pour estimer, lors de la restitution des profils verticaux d'IWC, un facteur correctif permettant de rendre compte de ce pic de rétrodiffusion. Finalement, les résultats et les hypothèses associées sont discutés. / There is a broad consensus that cirrus clouds strongly influence the climate of the Earth. However, their net radiative effect is still poorly quantified nowadays due to an insufficient knowledge of their microphysical properties. This thesis aims to improve our understanding of the complex microphysics of this cloud type mainly composed of irregularly shaped ice crystals and thereby improve estimates of the ice water content (IWC). For this purpose, we developed an algorithm to retrieve vertical profiles of the IWC of cirrus clouds. The methodology combines the measurements of a ground-based lidar and a thermal infrared (TIR) radiometer in a common optimal estimation framework. It follows three steps: (1) An algorithm to retrieve the vertically integrated amount of ice (ice water path, IWP) from the passive TIR measurements is established. (2) The information about the vertical distribution of the IWC inside the cloud is obtained from the active lidar measurements. These retrievals strongly depend on the backscatter-to-extinction ratio of the ice crystals which is obtained from a bulk ice microphysical model. The scattering phase function of this model used to define the backscatter-to-extinction ratio assumes a flat ending without backscattering peak. We show that this assumption is unrealistic since it results in the retrieval of IWC profiles which are inconsistent with the TIR measurements. (3) Consequently, both types of measurements are combined in a synergistic algorithm allowing to estimate together with the IWC profiles a correction factor for the phase function in backscattering direction. Finally, the retrieval results and associated hypotheses are discussed.

Th. 3e cycle--Cristallogr.--Grenoble 1, 1979. N°: 29.

Les concentrations de diméthylsulfure (DMS) à la surface de l’eau ont été déterminées dans la baie de Baffin et dans l'archipel Arctique canadien au cours des étés 2017 (juillet-août) et 2018 (juillet). Plus de 3500 mesures de DMS ont été obtenues à l’aide d’un spectromètre de masse couplé à une trappe cryogénique et une membrane d’échanges gazeux (ACT-MIMS). Ces dernières ont été réalisées parallèlement à des mesures continues de la salinité, la température, la fluorescence (proxy pour la Chlorophyll a (Chl a)) et du rayonnement photosynthétiquement actif (PAR), ainsi que des mesures discrètes de diméthylsulfoniopropionate (DMSP). Les concentrations de DMS ont variées de 2 ordres de grandeur allant de 0.2 à 43.0 nmol L-1 en 2017 et de 1.6 à 55.0 nmol L-1 en 2018. Des points chauds de fortes concentrations de DMS (> 10 nmol L-1 ) ont été observés en association avec des fronts hydrographiques importants, ainsi que dans des eaux côtières à forte productivité. Dans les eaux libres du nord de la baie de Baffin, un gradient longitudinal des concentrations de DMS (croissant d'ouest en est, entre 1.0 nmol L-1 et 11.2 nmol L-1 ) était positivement corrélé avec les mesures de salinité, de température de surface et de Chl a. Ces résultats suggèrent que la dynamique du DMS est intimement liée aux propriétés physicochimiques et à la signature biologique des masses d'eau dans ce secteur. Des cas de forte concentration de DMS ont été observés à la lisière de la banquise de première année, renforçant le rôle de plus en plus reconnu de la glace de mer dans le cycle du DMS marin. Dans le nord de la mer du Labrador et du détroit de Davis, les concentrations de DMS en eaux libres ont présenté des différences jour-nuit de 2 ordres de grandeur avec des concentrations plus élevées la nuit, plus faibles le jour et des minimums à midi. Bien qu’il soit possible que ces résultats aient été influencés par d’autres facteurs, les concentrations de DMS ont diminué linéairement avec l’augmentation du rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) en 2017 ainsi qu'en 2018. Ces résultats suggèrent que, dans certaines régions, les concentrations de DMS peuvent être caractérisées par des variations importantes (> 10 nmol L-1 ) et rapides (< 24 h) qui seraient négligées par l’interpolation des données, où les données in situ sont manquantes. La présence de points chauds localisés de DMS démontre le potentiel d'utilisation d'instruments automatisés à haute résolution tels que l’ACT-MIMS afin de résoudre la distribution spatiale du DMS et contribuer à l'amélioration de la précision des prédictions des modèles d'émission du DMS. / Sea surface dimethylsulfide (DMS) concentrations were determined in Baffin Bay and parts of the Canadian Arctic Archipelago during the summers of 2017 (July-August) and 2018 (July). More than 3500 DMS measurements were obtained using a mass spectrometer coupled with a cryogenic trap and a gaseous exchange membrane (ACT-MIMS). These measurements were performed alongside continuous quantification of sea surface salinity (SSS), sea surface temperature (SST), fluorescence (proxy for Chlorophyll a (Chl a)), photosynthetically active radiation (PAR) and discrete measurements of dimethylsulfoniopropionate (DMSP). Concentrations of DMS varied over 2 orders of magnitude, from ca. 0.2 to 43.0 nmol L-1 in 2017, and from ca. 1.6 to 55.0 nmol L-1 in 2018. Surface water DMS hotspots (> 10 nmol L-1 ) were observed in association with hydrographic frontal structures, as well as in high productivity coastal waters. In the open water of northern Baffin Bay, an increasing west-to-east gradient of DMS concentrations was positively correlated with SSS, SST and Chl a, suggesting that upper ocean dynamics of DMS are linked to the physicochemical properties and biological signature of water masses in this sector. High DMS concentrations were observed at the ice-edge of ponded first-year ice providing further evidence to the increasingly recognized role sea ice plays in the cycling of marine DMS. In the northern Labrador Sea and Davis Strait, DMS exhibited day-night trends of 2 orders of magnitude with highest concentrations at night and midday minimums. Although it is possible these results were influenced by other factors, concentrations of DMS decreased with increasing PAR in 2017 as well as in 2018. These results suggest that, in some regions, DMS concentrations may be characterized by large (> 10 nmol L -1 ) and rapid (< 24 h) variations that would be neglected by data interpolation where in situ data are still sparse. The presence of localized DMS hotspots demonstrates the potential of using high-resolution automated instruments such as the ACT-MIMS to resolve the spatial distribution of DMS and contribute to the improvement of the accuracy of DMS emission model predictions.