Circulation générale et photochimie dans l'atmosphère de Titan - Université Toulouse III - Paul Sabatier - Toulouse INP Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

General circulation and photochemistry in Titan's atmosphere

Circulation générale et photochimie dans l'atmosphère de Titan

Résumé

For twenty years, the atmosphere of Titan has been intensively observed and studied. A lot of questions about this complex system still need to be adressed, especially about the interactions between microphysics of the haze, photochemistry and atmospheric dynamics. To better understand the atmosphere of Titan before the arrival of the Cassini-Huygens mission, we developed a two-dimensional photochemical general circulation model. A three-dimensional description of the ultraviolet flux was used to get a realistic ultraviolet field at every latitude and season, and an up-to-date review of the hydrocarbon photochemistry was done. We introduced the transport by meridional winds and horizontal transient eddies in a two-dimensional (latitude-altitude) photochemical and transport model, which, along with a purely dynamic study and a sensitivity study, demonstrated the role of dynamical transport on the latitudinal variations of the stratospheric composition, as observed by the Voyager I mission. Comparison between the different observations and our results is fairely good, but the uncertainties on chemical data remain a main source of difficulties. We investigated the radiative retroaction of the variations of the composition on the temperature field. The coupled version of the general circulation model will be a powerful tool to investigate the new data obtained with the Cassini-Huygens mission.
Depuis une vingtaine d'années, l'atmosphère de Titan fait l'objet de très nombreuses observations et études théoriques. Ce système complexe pose beaucoup de questions, en particulier quant aux relations entre ses différentes composantes, microphysique des aérosols, photochimie et dynamique atmosphérique. Ce travail de thèse s'inscrit dans une volonté d'approfondir notre connaissance de ces interactions. Le développement d'un modèle photochimique à deux dimensions (altitude-latitude) permet le couplage entre photochimie, jusqu'à présent étudiée sur la seule dimension verticale, et dynamique atmosphérique, qui apporte une description plus pertinente du transport des espèces chimiques dans la basse atmosphère. Nous avons développé une description tridimensionnelle du flux ultraviolet permettant d'aborder les effets saisonniers sur l'ensemble de la planète. Les données photochimiques ont été mises à jour. La partie dynamique comprend la prise en compte de la circulation méridienne, ainsi que des diffusions turbulentes verticale et horizontale. Les simulations de la composition de l'atmosphère en fonction de la latitude et de la saison, complétées par des études de sensibilité et d'impact purement dynamique, démontrent le rôle de ce transport sur les profils latitudinaux observés dans la basse stratosphère par la mission Voyager. La comparaison entre les diverses observations et les simulations est globalement satisfaisante. Les incertitudes importantes sur les données chimiques restent une source majeure de difficultés. L'étude de la rétroaction radiative des variations de composition sur le champ de température a été abordée grâce à l'introduction du suivi de la composition dans le GCM. Cet outil, permettant un couplage complet entre photochimie, dynamique atmosphérique et microphysique des aérosols sera, une fois finalisé, un outil puissant pour l'étude des nombreuses données attendues de la mission Cassini-Huygens.
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Dates et versions

tel-00265537 , version 1 (19-03-2008)

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  • HAL Id : tel-00265537 , version 1

Citer

Sébastien Lebonnois. Circulation générale et photochimie dans l'atmosphère de Titan. Astrophysique [astro-ph]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00265537⟩
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