Missions

Le travail sera mené dans le cadre de la phase 2 du projet « Water Vapor CCI » de l’ESA. Une étude menée en 2021 (Hé et al, 2022) se concentrant sur la bande inter-tropicale et sur un ensemble de 7 modèles climatiques globaux, a permis de montrer qu’il y a de fortes divergences dans la variabilité interannuelle observée de la vapeur d’eau atmosphérique avec des disparités très fortes au-dessus des continents. Ces divergences individuelles sont en partie liées aux schémas sous-mailles de paramétrisation des processus convectifs (impliquant la formation des nuages) et des flux d’humidité en surface (impliquant la température de surface).
L’objectif du projet sera d’étudier les variations de la vapeur d’eau de la bande inter-tropicale à la fois dans les séries temporelles observées par satellites et mises à disposition par l’ESA, dans les mesures obtenues par GNSS et dans une sélection de modèles climatiques globaux. Quelques régions seront particulièrement ciblées.

Activités

le/la candidat·e s’appuiera sur l’analyse statistique dite « multi-résolution » afin de décomposer le signal d’intérêt à différentes échelles temporelles (ex : Oh et al, 2003). Il s’agira donc de développer une métrique basée sur la reproduction des fréquences temporelles caractéristiques des variables étudiées. Le travail consistera spécifiquement à :
- Manipuler les séries longues produites (ESA, GNSS notamment)
- Utiliser l’approche par ondelettes discrètes pour décomposer les séries temporelles en bandes de fréquences et étudier les corrélations entre variables
- Transférer ces métriques dans le monde de différents modèles numériques (IPSL, CNRM, UKMO, …) et dans des modèles de réanalyses (ERA-Interim, ERA-5) et analyser les résultats
- Communiquer les résultats à travers des conférences internationales et rédiger au moins un article scientifique dans une revue à comité de lecture

Compétences

Une thèse de doctorat est demandée, de préférence en télédétection, sciences de l'atmosphère ou du climat, avec une expérience en analyse statistique. La facilité d'utilisation d'UNIX, des scripts shell et d'autres langages de programmation (idéalement R ou python) est nécessaire, ainsi que des compétences de travail en équipe

Contexte de travail

De multiples processus physiques contribuent à redistribuer l'eau des océans vers la terre, ce qui implique la formation de nuages, les précipitations et les événements météorologiques extrêmes. Au sein du cycle hydrologique, la vapeur d’eau a une place de choix puisque c’est le gaz à effet de serre naturel le plus important de l'atmosphère qui engendre une forte rétroaction positive au forçage climatique anthropique dû aux gaz carbonés (CO2, CH4, …). C'est en raison de son importance que le « Global Climate Observing System » (GCOS, coparrainé par l'OMM) a identifié la vapeur d'eau comme une variable climatique essentielle.
Cependant, comprendre l’évolution du cycle de l’eau atmosphérique de la Terre sous forçage (naturel ou anthropique) représente un défi compte tenu des échelles spatiales et temporelles qui sont en jeu et qui regroupent l’échelle globale (comme la zone de convergence inter-tropicale) jusqu’aux flux turbulents locaux à l’origine d’instabilités.
Le projet « Water Vapor CCI » de l'ESA vise à générer des séries temporelles globales de données de haute qualité sur la colonne totale et la vapeur d'eau résolue verticalement, qui sont homogènes dans l'espace et dans le temps, afin de répondre aux besoins des utilisateurs de la communauté de la recherche climatique de la meilleure façon possible (résolutions spatiale et temporelle, documentation des erreurs, homogénéité).
Cette offre fait partie de ce projet international qui a débuté en mai 2019, coordonnée par l'Université de Reading, et regroupant 11 partenaires.

Le travail sera mené au LSCE (CEA, CNRS, UVSQ), au sein de l'équipe SATINV, et reposera sur le centre de données et de calculs de l’Institut Pierre Simon Laplace (ESPRI-IPSL).