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Thèse (H/F) : L’eau atmosphérique antarctique, observation, processus et modélisation dans le cadre du projet AWACA

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

Date Limite Candidature : lundi 29 juillet 2024 23:59:00 heure de Paris

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Informations générales

Intitulé de l'offre : Thèse (H/F) : L’eau atmosphérique antarctique, observation, processus et modélisation dans le cadre du projet AWACA
Référence : UMR8539-CHRGEN-006
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : lundi 8 juillet 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Système Terre : enveloppes superficielles

Description du sujet de thèse

Les données satellite de l'A-Train ont permis une avancée spectaculaire dans notre connaissance du cycle de l'eau atmosphérique au-dessus du continent Antarctique. Par ailleurs, les campagnes de terrain réalisées dans le cadre du projet ANR APRES3 et actuellement en déploiement dans le cadre du projet ERC AWACA permettent une compréhension du cycle de l'eau depuis le manteau neigeux jusqu'au sommet de la troposphère sur le transect français de la terre Adélie. Ces observations permettent de construire un bilan intégré du cycle de l'eau Antarctique en suivant l'eau sous ses différentes phases depuis les échanges à l'interface jusqu'à la dynamique de couche limite et le transport à grande échelle. Les grandeurs mesurées incluent par exemple les vents de proche surface, les paramètres de turbulence et la quantité de neige soufflée, l'humidité, l'isotopie de la vapeur et de la neige, l'abondance d'hydrométéores par radar et lidar et le taux de chute de neige par mesures radar. Ces mesures constituent une opportunité unique de comprendre les processus physiques à l’œuvre, notamment par modélisation avec LMDZ des environnements étudiés. Pour ce faire, le modèle est confronté aux observations par le biais de métriques. Ces métriques mesurent une « distance » entre le simulé et l'observé par le biais de diagnostics les plus efficaces et pertinents possibles.
L'objectif de ce projet doctoral est de construire les meilleures métriques observationnelles pour le cycle de l'eau Antarctique en se reposant sur l'ensemble des données disponibles dans le cadre des projets APRES3 et AWACA ainsi que des données satellite de niveau 3 directement comparables aux modèles. Pour ce faire, le projet commencera par revisiter les données in-situ et radar satellite pour la précipitation neigeuse et par définir les métriques associées. Ces données seront utilisées pour évaluer la version de développement du modèle LMDZ, dont le schéma de conversion en précipitation est en réécriture. Après cette première phase, le projet s'intéressera aux métriques de dynamique de la couche limite en bas de la colonne atmosphérique grâce à l’instrumentation in situ, aux métriques nuageuses plus haut par l'emploi des données GOCCP et des données lidar/radar depuis la surface. Sur ce point cela passera par la construction de métriques satellites à l'échelle du continent Antarctique, mais aussi régionales sur le transect des campagnes d'observation. Le travail inclura ici la réalisation des simulations adaptées aux métriques définies et à leur échantillonnage temporel et spatial. La thèse aboutira à la définition d'une stratégie d'évaluation du cycle de l'eau des modèles climatiques dans cette région, notamment en incluant les métriques dans les chaînes de réglage par apprentissage machine du modèle opérationnel.

Contexte de travail

Le candidat sera accueilli au sein de l’équipe EMC3 du LMD.

Les activités de l'équipe Etude et Modélisation du Climat et du Changement Climatique sont motivées par le désir d'améliorer la compréhension des processus physiques qui gouvernent l'état moyen et la variabilité du climat et d'anticiper son évolution future. Dans ce but, l'équipe s'appuie sur des observations et des modèles variés aussi bien en terme de résolution que de complexité. Ainsi, notre équipe est structurée en 3 axes:
1. Etude des mécanismes physiques qui contrôlent la variabilité et la sensibilité du climat, à partir d'observations et de modèles variés.
Pour comprendre les mécanismes en jeu, l'équipe s'appuie d'une part sur l'analyse d'observations; elle  joue  depuis longtemps un rôle moteur dans l'analyse d'observations spatiales, et joue un rôle croissant dans l'analyse d'observations in-situ collectées sur des sites instrumentés ou lors de campagnes de terrain dans les tropiques ou en Antarctique. D'autre part, l'équipe exploite une hiérarchie de modèles allant de modèles conceptuels aux modèles haute résolution résolvant la dynamique nuageuse, dans des configurations idéalisées ou réalistes.
2. Développement du Modèle de Circulation Générale LMDZ, composante atmosphérique du modèle Système Terre de l’IPSLUn accent particulier est mis sur le développement des "paramétrisations physiques": ce sont des formulations mathématiquement et physiquement cohérentes des processus dont l'échelle est trop fine pour être explicitement représentés à la résolution du modèle. Cela concerne en particulier les processus nuageux et d'échanges avec les surfaces continentales. Le développement des paramétrisations se nourrit des études de processus de l'axe précédent et la traduit en un cadre cohérent et unifié. En retour, l'analyse de simulations produites  avec LMDZ dans une diversité des configurations (globales, régionales, couplées ou non avec les surfaces...) contribue à éclairer le rôle et l'importance climatique des différents processus en jeu. 
3. Anticipation du changement climatique aux échelles globales et régionales, de façon à aider à éclairer les questions de société qui se posent face au changement climatique. L'équipe joue en particulier  un rôle moteur dans l'analyse de la sensibilité climatique et des retro-actions qui y contribuent,  dans l’élaboration des rapports du GIEC et dans nombre de travaux d’expertise sur le changement climatique à différentes échelles. Elle propose des solutions originales pour aborder les études d'impact aux échelles régionales et locales.
De manière transverse à ces 3 axes, l'équipe entretient des liens forts avec la modélisation à petite-échelle, la communauté de quantification des incertitudes, la modélisation des atmosphères planétaires, des surfaces continentales et les communauté des observations.

Le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) est une unité mixte de recherche CNRS, hébergée à l'École polytechnique (Institut Polytechnique de Paris), l’École Normale Supérieure (PSL Université) et Sorbonne Université et est partenaire de l'École des Ponts. Le LMD, crée en 1968, étudie le climat et l'environnement pour la Terre et les atmosphères planétaires. C'est un laboratoire de dimension internationale qui compte environ 180 personnes dont la moitié de personnels permanents (chercheuses, chercheurs, ingénieures, ingénieurs, personnel administratif. Il compte également quelques quarante doctorantes et doctorants. Il est composé de 6 équipes scientifiques, de services support (équipe administrative, pôle informatique, pôle technique) et de 2 structures hébergées de la fédération de recherche Institut Pierre Simon Laplace (IPSL) (observatoire SIRTA et centre de données) à laquelle le LMD appartient.

Contraintes et risques

Pas de risque ou contrainte particulier