Stage de recherche M2 - Restitution de l’indice de réfraction complexe des aérosols désertiques et volcaniques dans l’infrarouge moyen (MIR) et lointain (FIR)

L’objectif du projet de stage est de restituer à partir des spectres mesurées d’extinction d’aérosols désertiques et volcaniques l’indice de réfraction complexe de ces aérosols dans le domaine spectrale s’entendant de 6 à 25 µm (MIR+FIR). Des échantillons des aérosols désertiques et volcaniques représentant des compositions minéralogiques diverses et variées seront considérés. Ceux-ci correspondent à des sources différentes incluant les déserts majeures d’Afrique, Asie et Amérique, ainsi que les sources d’haute latitude telles que l’Islande. Des études en laboratoire ont été menées au cours d’un stage précèdent et par l’équipe encadrante permettant d’établir un large dataset des spectres d’extinction et distribution granulométrique pour des aérosols polydispersés générées au laboratoire à partir de sols sources naturels collecté dans les différentes régions du monde ainsi cités. Ces mesures ont été réalisées à la fois en condition réalistes (aérosols suspendus) dans la chambre de simulation CESAM au LISA (dans une gamme de longueur d’onde entre 2 et 16 μm) (https://cesam.cnrs.fr/) ainsi que en conditions idéalisées par mesure de spectroscopie sur pastille (étendant la gamme de longueur d’onde jusqu’à 25 μm). Le stage proposé vise à mettre ensemble ce jeu des données unique afin de restituer via des algorithmes d’inversions reposant sur la modélisation optique des spectres mesurées les indices de réfraction complexes de ces aérosols dans le domaine spectrale MIR + FIR (6−25 µm). La modélisation optique inclura l’application de la théorie de Mie, représentant un aérosol homogène sphérique, mais pourra s’étendre à des autres théories représentant des morphologies d’aérosols plus complexes tels que la CDE (Continuous Distribution of Ellipsoids).
Le stage démarrera par une première phase d’étude bibliographique et familiarisation avec les mesures disponibles, les paramètres et les algorithmes d’inversions pour estimer l’indice de réfraction (durée 1 mois). Ensuite les analyses et inversions optiques seront réalisées à partir des données disponibles depuis la chambre CESAM et la spectroscopie sur pastilles (3 mois). La synthèse des résultats, incluant la comparaison entre restitution à partir des mesures CESAM et pastille et étude du lien entre indice de réfraction et minéralogie des aérosols, sera menée (1 mois), suivi par l’écriture du rapport de stage, conclusion des analyses, et préparation de la soutenance (1 mois).