Doctorant H/F Développement de méthodes spatiales innovantes pour la restitution des propriétés des aérosols dans les scènes nuageuses avec des méthodes d’intelligence artificielle. Application à la mission spatiale 3MI

Description du Poste

Sujet De Thèse

Les limitations actuelles restreignent notre capacité à surveiller les propriétés des aérosols au sein des couvertures nuageuses fractionnées, pourtant très fréquentes à l'échelle mondiale. Cette contrainte réduit également notre aptitude à suivre les événements de pollution, notamment en France et en Europe, et les phénomènes extrêmes globalement. Cette limitation est principalement due à l'emploi de codes de transfert radiatif "plan-parallèle" (code 1D). Ces codes ne tiennent pas compte de la structure tridimensionnelle des nuages ni de la variabilité spatiale de leurs propriétés. L'utilisation de codes de transfert tridimensionnels (3D), bien que plus précis, est actuellement limitée par les temps de calculs importants. Actuellement, même les algorithmes opérationnels 1D utilisent des tables pré-calculées (LUT) et un nombre limité de modèles d'aérosols pour des raisons de temps de calcul. Les méthodes d'intelligence artificielle (IA) sont bien indiquées pour l'étude des aérosols dans
des scènes nuageuses complexes. Elles faciliteraient la prise en compte de multiples paramètres (aérosols, nuages, altitudes, etc.), réduiraient significativement les temps de calcul et, dans le cas des réseaux de neurones convolutifs par exemple, permettraient d'exploiter plus efficacement les images satellites. Ce projet de recherche se concentrera sur le développement d'un algorithme utilisant l'IA
spécifiquement pour l'étude des aérosols dans les couvertures nuageuses, qu'elles soient totales ou fractionnées. L'étape d'apprentissage sera basée sur des calculs de transfert radiatif effectués avec les codes (1D et 3D) disponibles au LOA. Ces calculs s'appuieront sur des scènes nuageuses réalistes, plus ou moins hétérogènes, avec des aérosols. L'objectif de ce travail sera de développer la structure des réseaux de neurones destinés aux mesures du futur instrument 3MI de l'ESA dont le lancement est prévu à l’automne 2025. Cet instrument combine les avantages des instruments POLDER et MODIS en termes de données spectrales, directionnelles et polarisées. Le sujet portera sur la comparaison des méthodes 1D et 3D, cherchant à proposer
un algorithme applicable globalement. Cet algorithme permettra de traiter les aérosols au-dessus des nuages, mais aussi les couvertures nuageuses fractionnées complexes. Au-dessus des surfaces terrestres, il sera nécessaire d’inclure les bases de données de réflectance de surface produit par l’algorithme GRASP. À terme, ces travaux permettront un meilleur suivi au niveau global des aérosols et une meilleure compréhension des interactions entre les aérosols et les nuages.

Votre Environnement de Travail

Historiquement, l'observation des aérosols depuis l'espace s'est d'abord concentrée sur les scènes sombres, comme les océans. Elle s'est ensuite étendue aux surfaces terrestres plus brillantes (c.f. algorithme GRASP, Dubovik et al., 2011), mais à condition qu'elles soient dépourvues de nuages. La télédétection des aérosols au-dessus des nuages est une activité récente (Waquet et al., 2009). Le produit de référence AERO-AC, disponible chez ICARE, a été conçu pour une utilisation globale. Il a été élaboré à partir des données du polarimètre POLDER/PARASOL, complétées par certaines données de l'instrument MODIS. AERO-AC fournit les principales propriétés des aérosols détectés au-dessus des nuages, telles que l'épaisseur optique, le coefficient d'Ångström (lié à la taille des particules) et l'absorption des particules (Waquet et al., 2020). Cependant, des restrictions demeurent concernant les propriétés des nuages situés sous les couches d'aérosols. Les restitutions ne sont actuellement disponibles que pour les nuages d'eau liquides optiquement épais, présentant des propriétés
spatialement homogènes et une couverture fractionnée de 100 %.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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