Missions

L'objectif de ce travail est d'étudier les propriétés optiques spectrales (indice complexe de réfraction, section efficace d'absorption, albédo de simple diffusion) des aérosols de type BrC (brown carbon) et de investiguer leur variabilité en lien avec les processus/conditions de formation et le vieillissement atmosphérique. En particulier, ce travail vise à étudier le BrC secondaire généré à partir des composés organiques volatils (COVs) d'origine différents (naturels/anthropiques) et leur mélange, tels qui caractérise des conditions atmosphériques différentes. Ce travail s'appuiera sur des expériences originales dans la chambre de simulation atmosphérique CESAM du LISA (http://cesam.cnrs.fr/), une enceinte de 4.2 m3 où les aérosols peuvent être générés, vieillis et déposés de façon contrôlé. Différents processus de vieillissement peuvent etre simulé dans la chambre CESAM, incluant le dépôt gravitationnel, humidification, irradiation, oxydation, et mélange externe et interne avec d'autres espèces d'aérosols. Des multiples mesures seront réalisées en ligne sur la chambre et des analyses de laboratoire seront effectués sur des échantillons des aérosols prélevés au cours des expériences afin de caractériser les propriétés physico–chimiques et optiques des particules (coefficients d'absorption/diffusion/extinction, distribution en taille, contenu en carbone organique,..). En particulier, les travaux tireront parti des récents développements instrumentaux de la chambre CESAM, notamment du nouveau spectromètre UV-Vis qui permet de mesurer les spectres d'extinction des aérosols à haute résolution spectrale et à différents niveaux d'humidité relative in situ dans la chambre dans le domaine SW, qui s'ajoute au spectromètre IR déjà opérationnel dans CESAM. Les données expérimentales acquis seront combinées à la modélisation numérique (theorie de Mie) afin de déterminer les propriétés optiques essentielles du BrC sur l'ensemble du spectre UV-Vis-IR. L'étude menée par le/la post doctorant/e permettra de caractériser les propriétés spectrales d'absorption propres du brown carbon secondaire généré à partir des systèmes chimiques différents et de relier ces propriétés à la composition chimique des particules et à leurs modifications au cours du vieillissement atmosphérique. Ces estimations basées sur les expériences de laboratoire seront à terme transférées aux modèles climatiques français, notamment au modèle LMDz de l'IPSL (utilisé par le GIEC) ou le modèle CHIMERE et les algorithmes de restitution satellitaires tels que ceux développés au LISA. L'ensemble de ces travaux, qui s'appuient sur les outils de pointe de la chambre CESAM, visent à répondre à des questionnements identifiés comme prioritaires par le comité international du GIEC : quels sont les propriétés optiques spectrales des aérosols carbonés ? Comment ces propriétés varient en fonction de la source / processus de formation et de leur temps de résidence dans l'atmosphère ? La réponse à ces questionnements permettra des avancées majeures sur l'estimation du forçage radiatif de ces espèces majoritaires des aérosols sur le climat globale.

Activités

Le post doctorant (H/F) mènera une synthèse bibliographiques des études existantes sur les propriétés optiques du BrC secondaire à partir des différents COVs, établira un plan des expériences de laboratoire à la chambre CESAM et sera en charge de la réalisation des expériences, l'analyse des données, des simulations optiques et de la synthèse et interprétation des observations.

Compétences

Le candidat (H/F) doit avoir un diplôme de doctorat en chimie ou physique et posséder des connaissances solides en sciences de l'atmosphère, physico-chimie des aérosols et chimie organique. Des connaissances en transfert radiatif et/ou modélisation optique (théorie de Mie, ..) seront également appréciées. Le/la candidat/e doit avoir des compétences en programmation (R, IDL, Python,..), analyse statistique des jeux des données, un bon niveau en anglais (oral et écrit), ainsi que un gout pour le travail en équipe et il devra montrer également une forte motivation.

Contexte de travail

Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet B2C (Black and Brown Carbon) qui a été financé par l'Agence nationale de financement de la recherche (ANR) pour la période 2020-2024 et de l'activité EUROCHAMP-2020 (https://www.eurochamp.org/). Le projet B2C vise à réduire les incertitudes sur l'estimation de l'effet radiatif direct des aérosols carbonés sur le climat. Pour cela le projet a comme objective primaire de élucider la dépendance des propriétés optiques spectrales du BC et BrC aux propriétés physico-chimiques des particules, ainsi que leurs modifications au cours du transport atmosphérique afin d'améliorer leur représentation dans les modelés climatiques et algorithmes de restitution satellitaires.
Le travail de postdoc sera réalisé au LISA (Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques, http://www.lisa.u-pec.fr/fr) sur le campus de l'Université de Paris-Est Créteil (https://www.u-pec.fr/), en banlieue parisienne. Le/la chercheur/se postdoctorale intégrera le groupe MEREIA, une équipe dynamique de scientifiques travaillant sur de nombreux aspects de la chimie et de la physique de l'atmosphère.
Collaborations possibles : ce projet s'articule autour de campagnes de mesures en chambre de simulation CESAM auxquels plusieurs laboratoires de recherche français et européens participent par l'apport des compétences spécifiques sur la physico-chimie des aérosols, comme envisagé dans le projet B2C. Le/la postdoc sera mené à interagir et collaborer avec ces différents acteurs, ce que contribuera de façon cruciale à son enrichissement scientifique. Le groupe MEREIA est aussi très activement impliqué dans des collaborations avec plusieurs groups de recherche étrangers travaillant sur les propriétés du BC et BrC par des expériences en chambre CESAM. Le/la post doctorant/e pourra traire avantage de ce dynamisme scientifique au sein du groupe MEREIA et interagir de façon privilégié avec plusieurs acteurs de la communauté internationale travaillant sur le même sujet de recherche.

Informations complémentaires

Le LISA (Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques), UMR CNRS 7583 est une unité mixte de l'Université Paris-Est Créteil, de l'Université Paris Cité et du CNRS. Il fait partie de l'Observatoire des Sciences de l'Univers EFLUVE et de la Fédération de recherche IPSL.
Ses principaux thèmes de recherche portent sur la compréhension du fonctionnement des atmosphères terrestres et planétaires, et des impacts liés à la modification de la composition de l'atmosphère par les activités humaines. Les méthodes utilisées sont fondées sur des observations en atmosphère réelle, sur de la simulation expérimentale en laboratoire et de la modélisation numérique.