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Thèse H/F: processus microphysique et propriétés morphologiques des particules de glace

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Informations générales

Référence : UMR6016-ALFSCH-001
Lieu de travail : AUBIERE
Date de publication : vendredi 25 octobre 2019
Nom du responsable scientifique : Prof. Alfons Schwarzenboeck
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 décembre 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Dans le cadre de projets passés, actuels et futurs d'envergure nationale et internationale (par exemple HAIC (FP7) et ICE-GENESIS (Horizon 2020) coordonnés par Airbus Industry, ACLOUD et MOZAIC dédiés aux nuages Arctiques et coordonnés par l'Institut Polaire AWI en Allemagne, ainsi que le projet national ANR EXAEDRE qui vise une meilleure compréhension de l'électricité atmosphérique de la convection profonde), le LaMP a énormément contribué aux observations des nuages en phase glace sur avions de recherche en mettant en œuvre la Plateforme de Mesures Aéroportées (PMA) et en étudiant les propriétés microphysiques telles que les propriétés géométriques des cristaux, leur vitesse de chute, leur masse et densité effective. La PMA constitue une suite d'instruments modernes pour la mesure des propriétés microphysiques dans les nuages, notamment en phase glace. Parmi ces instruments, la famille des imageurs (sondes à barrette de photodiodes ou à capteur CCD ; pour info, les différents imageurs couvrent des tailles d'hydrométéores différentes disposant en plus de résolutions différentes d'images) produit des images 2D d'hydrométéores par ombroscopie. Ces images permettent ensuite d'extraire des informations précieuses liées aux processus microphysiques qui contrôlent la croissance de ces hydrométéores. Les récents travaux réalisés au LaMP ont généré d'importantes connaissances quant à la microphysique des nuages de glace en allant des Régions Polaires jusqu'aux Tropiques. Dans le cadre de cette nouvelle thèse nous voulons donner beaucoup plus d'importance à l'analyse de la morphologie des cristaux de glace, une source précieuse d'informations microphysiques qui est jusqu'à présent largement sous-exploitée. Fort de nombreux jeux de données, nous souhaitons développer des outils numériques sophistiqués (code de traitement, algorithmes) afin d'extraire des informations géométriques et de proposer une classification automatique des hydrométéores pour ensuite exploiter scientifiquement ces informations (par exemple : identification de modes de croissance dominants). Le challenge principal vient essentiellement du nombre important d'images à traiter (selon le type d'imageur de l'ordre de 10 - 10 000 images par seconde de vol). Plus en détail, ce travail sera mené en deux parties: 1. Développement d'algorithmes de traitement de données poussés pour l'extraction de propriétés morphologiques et leur statistiques (forme, taille, dimension fractale, déformation, axes de croissance, …) depuis des jeux de données déjà collectées lors de campagnes de mesures précédentes (MEGHA-TROPIQUES, HYMEX, HAIC, EXAEDRE), mais aussi avec des données issues de nouvelles campagnes au sol et/ou en avion prévues en hiver 2019/2020 et 2020/2021 (ICE GENESIS). Le travail pourra s'appuyer sur des codes existants développés au LaMP pour le traitement des données CPI. 2. Analyse de propriétés géométriques et de classification de formes restituées des hydrométéores pour une meilleure quantification de la variabilité spatio-temporelle des processus de croissance à l'origine de ces propriétés, et cela dans différents types de systèmes nuageux. Cette étude portera donc sur l'étude des interactions entre microphysique, dynamique, et thermodynamique dans les nuages.

Contexte de travail

Le thésard travaillera au LaMP à Clermont-Ferrand (France). Le LaMP (≈ 35 scientifiques et ingénieurs, 10 étudiants en master/thèse) est un laboratoire reconnu en France et dans le monde pour ses compétences d'observation et de modélisation de la microphysique des nuages. Cette thèse de 3 ans demande de travailler en collaboration avec des scientifiques du groupe de travail MNP (Microphysique des Nuages et Précipitations) ainsi qu'avec des ingénieurs du pole IAD (Instrumentation et Analyse de données).

Informations complémentaires

Nous cherchons un étudiant en thèse motivé, curieux et compétent, issu d'un Master en Sciences ou d'une formation comparable (sciences de l'environnement, maths appliqués, statistique). Connaissances préalables de l'analyse d'image, techniques de traitement de données (réseau de neurones, analyse cluster) ou en statistique appliquée seront plus que bénéfiques pour cette thèse. Connaissances en langage de programmation sont fortement recommandées (Python, Matlab, etc…). Aussi, connaissances de la langue anglaise sont absolument nécessaires.

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