En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez le dépôt de cookies dans votre navigateur. (En savoir plus)

INSPIRE: interactions aerosols-nuages atmospheriques (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : jeudi 14 juillet 2022

Assurez-vous que votre profil candidat soit correctement renseigné avant de postuler. Les informations de votre profil complètent celles associées à chaque candidature. Afin d’augmenter votre visibilité sur notre Portail Emploi et ainsi permettre aux recruteurs de consulter votre profil candidat, vous avez la possibilité de déposer votre CV dans notre CVThèque en un clic !

Informations générales

Référence : UMR7376-ANNMON-001
Lieu de travail : MARSEILLE 02
Date de publication : jeudi 23 juin 2022
Nom du responsable scientifique : Anne MONOD, (https://lce.univ-amu.fr/fr/users/monod-anne) and Fabien ROBERT-PEILLARD (https://lce.univ-amu.fr/fr/users/robert-peillard-fabien)
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les nuages troposphériques constituent l'une des plus importantes incertitudes sur le climat, leur caractérisation fine est nécessaire pour améliorer les modèles de prévisions climatiques. L'étude expérimentale de la théorie de Köhler n'est pas triviale car elle nécessite une connaissance parfaite des propriétés physiques et chimiques de chaque particule servant de noyaux de condensation (CCN).1 D'après la littérature, Il semble de plus en plus clair que les surfactants (molécules organiques amphiphiles), du fait de leurs propriétés tensio-actives, jouent un rôle important sur l'activité CCN de l'aérosol2, mais ces études soulignent la nécessité d'augmenter les contraintes sur l'identité, les propriétés et les concentrations atmosphériques des surfactants dans divers types d'environnements. 3 En effet, la quantité d'information sur la tension de surface de l'aérosol, le type de surfactants présents, et leurs échanges entre les compartiments environnementaux (eau de mer, aérosols, nuages…) reste très réduite et limite les prévisions de la formation des nuages. 4
L'objectif du projet INSPIRE est de contribuer à répondre à ces questions, et plus particulièrement aux questions scientifiques suivantes : i) quelles sont les caractéristiques des surfactants (quantités par classe et tension de surface correspondante) dans les aérosols, les gouttelettes d'eau de nuages et de brouillards, et dans l'eau de mer ? ii) Quelles sont les corrélations entre les concentrations en nombre d'aérosols, de CCN et de gouttelettes de nuages dans la couche limite marine ? la tension de surface est-elle un lien important ? iii) Les CCN provenant des embruns marins sont-ils également une source de surfactants ? iv) Comment les surfactants influencent-ils les propriétés CCN de l'aérosols sous conditions atmosphériques simulées ?
Les travaux de la thèse se dérouleront selon deux approches complémentaires :
Approche A : Caractérisation des surfactants dans les aérosols, les nuages et l'eau de mer. Les échantillons seront prélevés lors de campagnes de terrain dédiées sur des sites marins influencés par divers types de milieux : anthropiques dans le Golfe de Fos5, ou biogéniques sur les côtes Namibiennes dans l'océan Atlantique austral6, et au-dessus de l'océan Atlantique ouest.7
Approche B : Etudes des processus d'activation des gouttelettes de nuages en milieux contrôlé. Lors d'expériences en chambre de simulation atmosphérique couplées à des instruments de mesures innovants, des particules d'aérosol mono-disperses seront introduites en présence de composés organiques. Les effets de la présence de la matière organique et de sa tension de surface seront observés sur l'activité CCN de l'aérosol. L'ensemble expérimental sera complété de modélisations cinétiques et thermodynamiques de la tension de surface, de la non-idéalité des solutions et des effets de la co-condensation des composés organiques sur l'activation CCN de l'aérosol.
A travers les 2 approches, les résultats obtenus sur les surfactants et leur tension de surface seront complétés par des mesures de l'hygroscopie et l'activité CCN des aérosols et leur modélisation grâce au réseau international formé par différentes collaborations avec la Suède, la Suisse et les USA. Ainsi, INSPIRE pourra contribuer à apporter des avancées sur le rôle des surfactants sur la capacité CCN de l'aérosol.

Références bibliographiques:
1. Köhler, H. The nucleus in and the growth of hygroscopic droplets. Trans. Faraday Soc. 32, 1152–1161 (1936).
2. Ovadnevaite, J. et al. Surface tension prevails over solute effect in organic-influenced cloud droplet activation. Nature 546, 637–641 (2017).
3. Frossard, A. A. et al. Properties of Seawater Surfactants Associated with Primary Marine Aerosol Particles Produced by Bursting Bubbles at a Model Air–Sea Interface. Environ. Sci. Technol. 53, 9407–9417 (2019).
4. Bzdek, B. R., Reid, J. P., Malila, J. & Prisle, N. L. The surface tension of surfactant-containing, finite volume droplets. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 117, 8335–8343 (2020).
5. Dron, J. et al. Contaminant signatures and stable isotope values qualify European conger (Conger conger) as a pertinent bioindicator to identify marine contaminant sources and pathways. Ecol. Indic. 107, 105562 (2019).
6. Formenti, P. et al. The aerosols, radiation and clouds in southern Africa field campaign in Namibia overview, illustrative observations, and way forward. Bull. Am. Meteorol. Soc. 100, 1277–1298 (2019).
7. Sorooshian, A. et al. Aerosol–cloud–meteorology interaction airborne field investigations: Using lessons learned from the U.S. West coast in the design of activate off the U.S. East Coast. Bull. Am. Meteorol. Soc. 100, 1511–1528 (2019).
8. Robert-Peillard, F. et al. Occurrence and fate of selected surfactants in seawater at the outfall of the Marseille urban sewerage system. Int. J. Environ. Sci. Technol. 12, 1527–1538 (2015).
9. Fauvelle, V. et al. One-single extraction procedure for the simultaneous determination of a wide range of polar and nonpolar organic contaminants in seawater. Front. Mar. Sci. 5, 1–10 (2018).
10. Baduel, C., Nozière, B. & Jaffrezo, J. L. Summer/winter variability of the surfactants in aerosols from Grenoble, France. Atmos. Environ. 47, 413–420 (2012).
11. Nozière, B., Baduel, C. & Jaffrezo, J. L. The dynamic surface tension of atmospheric aerosol surfactants reveals new aspects of cloud activation. Nat. Commun. 5, 1–7 (2014).
12. Gérard, V. et al. Anionic, Cationic, and Nonionic Surfactants in Atmospheric Aerosols from the Baltic Coast at Askö, Sweden: Implications for Cloud Droplet Activation. Environ. Sci. Technol. 50, 2974–2982 (2016).
13. Gérard, V. et al. Concentrations and Adsorption Isotherms for Amphiphilic Surfactants in PM1 Aerosols from Different Regions of Europe. Environ. Sci. Technol. 53, 12379–12388 (2019).
14. Frossard, A. A. et al. Properties of Seawater Surfactants Associated with Primary Marine Aerosol Particles Produced by Bursting Bubbles at a Model Air-Sea Interface. Environ. Sci. Technol. 53, 9407–9417 (2019).
15. Renard, P., Tlili, S., Ravier, S., Quivet, E. & Monod, A. Aqueous phase oligomerization of α,β-unsaturated carbonyls and acids investigated using ion mobility spectrometry coupled to mass spectrometry (IMS-MS). Atmos. Environ. 130, (2016).
16. Dufour, A., Thiébaut, D., Ligiero, L., Loriau, M. & Vial, J. Chromatographic behavior and characterization of polydisperse surfactants using Ultra-High-Performance Liquid Chromatography hyphenated to High-Resolution Mass Spectrometry. J. Chromatogr. A 1614, (2020).

Contexte de travail

Le laboratoire de Chimie de l'Environnement (LCE - http://lce.univ-amu.fr/) est situé sur le campus St Charles (centre-ville) d'AMU, et il est également affilié au CNRS (UMR7376). Les activités scientifiques menées au LCE couvrent des thèmes de recherche à caractère fondamental et appliqué dans les trois compartiments de l'environnement, atmosphère, eau et sol, et répondent à des attentes sociétales comme les problèmes de la qualité chimique de l'environnement et de gestion des écosystèmes naturels et anthropisés. Les activités de recherche du LCE s'appuient sur un parc de chimie analytique important, sur la plateforme nationale IMAGINE² dont la partie spectrométrie de masse haute résolution (LC-MS-ORBITRAP) est située au LCE, et la plate-forme mutualisée MASSALYA (analyse en ligne de l'atmosphère) d'AMU dont le pilotage est assuré par le LCE. Il comprend 60 personnes, dont la moitié sont des doctorants et des post-doctorants. La thèse sera co-encadrée par A. Monod et F. Robert-Peillard, à l'intersection entre les équipes IRA et TRAME du LCE.

Contraintes et risques

Aucun risque

Informations complémentaires

Programme finançant la recherche : Le travail de recherche est financé par 3 projets nationaux et internationaux (CNRS-INSU, CNRS-80PRIME et ANR-PRCI). Ces projets sont des études collaboratives impliquants d'autres laboratoires français (IRCE-LYON, IGE-Grenoble, LaMP-Clermont-Ferrand, LISA-Paris) et étrangers (Université d'Arizona, USA ).

Le/la candidat(e) recherché(e) est titulaire (ou en cours) d'un master de chimie physique, de chimie analytique ou de chimie de l'environnement, obtenu avec au minimum une note de 14/20. Il/elle a le gout pour la recherche exploratoire, du travail en équipe et de terrain, et de solides connaissances en chimie physique et en chimie analytique. Des connaissances en sciences de l'environnement et en particulier en chimie de l'atmosphère seront un plus. L'anglais sera la langue utilisée pour les discussions avec les partenaires étrangers.

On en parle sur Twitter !