U S A Runité support de l’ANR
llee pprrooggrraammmmee
bbllaanncc22000055
Sciences de l’universet géo-environnement
(CSD 6)
1
Sciences de l’universet géo-environnement (CSD 6)
le programmeblanc
ARchitectures de bolomètres pour des TElescopesà grand champ de vue dans le domaine sub-MIllimétrique au Sol
Philippe André
Spectroscopie infrarouge pour les Sciences de l’Environnement :Mesures et modélisations
Etienne Balan
Evolution stellaire multi-dimensionnelle :effets de la convection turbulente sur la dynamique des étoiles variables
Isabelle Baraffe
SEismic and Sedimentary Attributes in the MEditerranean
Serge Berné
Valorisation et Interprétation des Donnéesde la Mission Spatiale PLANCK
Martin Bucher
Exploration cosmochimique du système solaireMarc Chaussidon
Usine de différenciation des AntillesCatherine Chauvel
Interaction Orogenèse – Climat – Erosion en Asie centrale durant le Cénozoïque : l’impact de la surrection de la chaîne du
Tianshan sur le climat dans les bassins de la Junggarie et du TarimYan Chen
Impacts géologiques et géotechniques des mouvements de nappesphréatiques sur le bâti : analyse, mesure, simulation, prévention
Roger Cojean
Vagues de CHAleur d’été : Mécanismes, Prévisibilité, Impacts
Fabio D’Andrea
Synthèse de Matériaux EXTraterrestresLouis d’Hendecourt
Dynamic Interactions between Vegetation and Atmosphere.Is vegetation dynamic influencing modes of atmospheric variability ?
Nathalie de Noblet-Ducoudré
2
le programmeblanc
3
le programmeblanc
Dynamique des systèmes hydrothermaux sous-marins :Modélisation et observation des circulations à la Dorsale Medio Atlantique,
Lucky Strike (Chantier MOMAR)Javier Escartin
Hydro-seismo : Mechanical Coupling BetweenHydrological and Seismological Processes
Kurt Feigl
Étoile laser polychromatique pour l'optique adaptative
Renaud Foy
Mécanismes de précipitation de carbonate de calciumdans les biofilms photosynthétiques
Pascale Gautret
Tropical Carbon Cycle and weathering :coupled Modelling of Spatial and in situ data (Guyana and Brazilian shiled geochemistry)
Yves Goddéris
AMazon-ANDEANS : Weathering and transport of elementsat a crucial land-sea interface
Catherine Jeandel
Impact de Décharges d’Eau douce provenant de la GLace continentalesur le Climat Européen et méditerranéen
Masa Kageyama
Températures et salinité en Atlantique nord par l'analyse spécifique,géochimique et isotopique des foraminifères
Laurent Labeyrie
Les exoplanètes à l’horizon 2008 : observations et interprétationAnne Marie Lagrange
Exploration du modèle cosmologiquepar fusion statistique de grands relevés hétérogènes
Olivier Le Fèvre
Simulateur d’Environnement Thermique pour le Test d’Instruments interférométriques de Nouvelle Génération
Alain Léger
Intégration des contraintes Paléoclimatiques :réduire les Incertitudes sur l’évolution du Climat des périodes Chaudes
Valérie Masson-Delmotte
4
le programmeblanc
5
le programmeblanc
Imagerie sismique multi-échelles/multi-paramètresà partir de dispositifs « global offset » multi-composantes
Stéphane Operto
Modelling and Identification forDrilling Interpretation in Greenland and Antarctica
Frédéric Parrenin
Biogéochimie du fer à l'interface Océan-Atmosphère :interactions entre apports atmosphériques de fer et réseau trophique
Géraldine Sarthou
Topographie et ondes de gravité internesdans l'atmosphère et l'océan
Chantal Staquet
Pressure effects On marine prokaryoTES
Christian Tamburini
Projet HorizonRomain Teyssier
Influence des rejets urbains et agricoles sur l’eutrophisationdans la zone deltaique du Fleuve Rouge, Vietnam
Georges Vachaud
6
le programmeblanc
Caractérisation Astronomiquedu Site du Dôme C en Antarctique
Jean Vernin
Observations PHEnologiquespour le cLImat Européen
Pascal Yiou
La détection directe (et l’étude)des exoplanètes en ondes radio
Philippe Zarka
Le projet ArTéMiS a pour objet le développement de nouvelles architectures dedétection photonique dans le domaine des longueurs d’onde
submillimétriques. Tirant parti des développements technologiques effectués auCEA pour l’instrument PACS de l’Observatoire Spatial Herschel, le projet ArTéMiSvise à construire une caméra de bolomètres grand-champ (5760 pixels au total)fonctionnant simultanément à 450, 350 et 200 microns sur le radiotélescopeAPEX situé sur le plateau du Chajnantor au Chili (site du grand interféromètreALMA en construction). Un démonstrateur d’ArTéMiS avec 16x16 pixels, appelé P-
ArTéMiS, a été réalisé en 2006 et nous a permis d’obtenir des premières imagesastronomiques sur APEX à 450 microns en 2007. Une nouvelle campagned’observations astronomiques à 450 microns avec P-ArTéMiS est prévue sur APEXau printemps 2009. La caméra ArTéMiS complète devrait pouvoir être installéesur APEX avant la fin 2010. La caméra ArTéMiS et dans une moindre mesure ledémonstrateur P-ArTéMiS ouvrent une nouvelle fenêtre d’observation sur lesstades précoces de la formation stellaire à toutes les échelles dans la Galaxie.
Résumé
ARchitectures de bolomètres pour des TElescopes à grand champ de vue
dans le domaine sub-MIllimétrique au SolPhilippe André
7
Acronyme ArTéMiSEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 700 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 159
Autres IT : 241Recrutés : 12
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Astronomie submillimétrique• Matrice de bolomètres• Milieu interstellaire• Formation stellaire• Proto-étoiles
ANDRÉ Philippe, CEA Saclay - BENOIT Alain, Institut Néel (ex-CRTBT) Grenoble - PAJOT François, IAS Orsay - VIGROUX Laurent, IAP Paris
Photo du plan focal d’ArTéMiS à 200 µm avec 4 matrices de 16x18 pixels,soit 1152 bolomètres au total
le programmeblanc
8
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursL’autorisation d’installation de la caméra ArTéMiS au foyer Cassegrain du télescope APEX n’a pu être obtenue qu’après 2 ans et demi de négociation avec l’ESO et l’équipeallemande du Max Planck, propriétaire du télescope APEX. Ceci justifie le retard d’un an dans la réalisation effective de la caméra.
Résultats majeurs• Première lumière de la caméra prototype P-ArTéMiS à 450 microns obtenue sur Saturne avec le télescope KOSMA en mars 2006.• Première image d’une région de formation d’étoiles massives (NGC 6334) obtenue avec P-ArTéMiS à 450 microns lors d’une campagne de tests techniques sur le télescope
APEX en mars 2007.• Première campagne d’observations scientifiques avec P-ArTéMiS à APEX en novembre 2007. Les résultats obtenus à cette occasion sur la région de formation d’étoiles
massives NGC 3576 sont publiés dans une lettre à Astronomy & Astrophysics (André et al. 2008).
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
ARch
itect
ures
de
bolo
mèt
res
pour
des
TEl
esco
pes
à gr
and
cham
p de
vue
Conf
éren
ces• André, Ph., Minier, V., Gallais, P., Revéret, V., Le Pennec, J., Rodriguez, L. et al. 2008,
A&A, 490, L27 « First 450 Ìm dust continuum mapping of the massive star-formingregion NGC 3576 with the P-ArTéMiS bolometer camera »
• Revéret, V., Rodriguez, L., André, Ph., Horeau, B., Le Pennec, J. , & Agnèse, P. 2006,Proc. SPIE, Vol. 6275, p. 627502 « A study on the use of the PACS bolometer arrays forsubmillimeter ground-based telescopes »
• Talvard, M., André, Ph., Rodriguez, L., Minier, V. et al. 2006, Proc. SPIE, Vol. 6275, p.627503 « ArTeMiS: Filled bolometer arrays for next generation submm telescopes »
• Talvard, M., André, Ph., Rodriguez, L., Le Pennec, J. et al. 2008, Proc. SPIE, Vol. 7020,p. 70200A « Recent results obtained on the APEX 12 m antenna with the ArTeMiSprototype camera »
Invitées
Colloques : 3
Production scientifique depuis le début du projet
Ce projet concerne le traçage minéralogique des processus géochimiquesagissant dans le milieu naturel. Il se concentre sur l'acquisition de données
originales par spectroscopie vibrationnelle et sur leur modélisation théorique afind'aboutir à une meilleure insertion des informations minéralogiques dans lesmodèles géochimiques. Les spectroscopies vibrationnelles sont des techniques dechoix pour l’étude des minéraux constituant la Terre solide. Il est cependantsouvent délicat d'établir des relations univoques entre les spectres vibrationnels etla structure microscopique de ces minéraux. L’équipe proposante a développé une
approche théorique permettant le calcul ab initio des spectres vibrationnels àpartir des structures cristallographiques. L’objectif du projet est d’étendre cetteapproche, sur les plans expérimentaux et théoriques, aux spécificités des systèmesenvironnementaux et géologiques. Il aborde en particulier l’étude des systèmesferrifères qui jouent un rôle essentiel dans le milieu naturel, la modélisationthéorique quantitative des mécanismes de fractionnement isotopique des isotopesstables conventionnels (H et O) et nouveaux (Fe, Si), et l’étude des défauts OHdans les minéraux nominalement anhydres.
Résumé
Spectroscopie infrarouge pour les Sciencesde l’Environnement : Mesures et modélisations
Etienne Balan
9
Acronyme SPIRSEEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 250 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 68,4
Autres IT : Recrutés : 21
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Spectroscopie infrarouge• Modélisation ab initio• Minéralogie • Fractionnements isotopiques• Systèmes ferrifères
Institut de Minéralogie et Physique des Milieux Condensés (IMPMC), UMR 7590, CNRS - Université Paris VI -IRD - Université Paris VII - IPGP, Paris
(a) Modélisation ab initio du spectre infrarouge sur poudre de l’hématite (Fe2O3). (b) Latéritique de la région de Manaus Brésil.(c)Structure de l’hématile.
le programmeblanc
10
Verrous scientifiques et technologiques, ou points durs• Etablir des relations univoques entre observables spectroscopiques et structure microscopique de minéraux micro-divisés et/ou désordonnés.• Traiter les systèmes ferrifères dont la modélisation ab initio est notoirement délicate.• Prédire quantitativement les fractionnements isotopiques entre solides.
Résultats majeurs• Première modélisation ab initio du spectre infrarouge d'un oxyde de fer, l'hématite (Fe2O3), et application aux fractionnements isotopiques du fer.• Détermination théorique des coefficients d'absorption molaire des groupes OH dans des minéraux hydratés et nominalement anhydres, et application à l’étude de la
spéciation de l’eau à l’intérieur de la Terre.• Modélisation ab initio des fractionnements isotopiques à l’équilibre de l’hydrogène, de l’oxygène et du silicium dans le système quartz-kaolinite-eau.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Spec
tros
copi
e in
frar
ouge
pou
r le
s Sc
ienc
es d
e l’E
nviro
nnem
ent
Conf
éren
ces• Balan E., Fritsch E., Allard T., Calas G. (2007) Inheritance versus neoformation of kaolinite
during lateritic soil formation : a case study in the middle Amazon basin. Clays and ClayMinerals, 55, 253-259.
• Balan E., Lazzeri M., Delattre S., Meheut M., Refson K. Winkler B. (2007) Anharmonicityof inner-OH stretching modes in hydrous phyllosilicates: assessment from first-principlesfrozen-phonon calculations Physics and Chemistry of Minerals, 34, 621-625.
• Balan E., Blanchard M., Hochepied J.-F., Lazzeri M. (2008) Surface modes in the infraredspectrum of hydrous minerals: the OH stretching modes of bayerite. Physics and Chemistryof Minerals, 35, 279-285.
• Balan E., Refson K., Blanchard M., Delattre S., Lazzeri M., Ingrin J., Mauri F., Wright K.,Winkler B. (2008) Theoretical infrared absorption coefficient of OH groups in minerals,American Mineralogist, 93, 950-953.
• Blanchard M., Lazzeri M., Mauri F., Balan E. (2008) First-principles calculation of theinfrared spectrum of hematite. American Mineralogist, 93, 1019-1027.
• Meheut M., Lazzeri M., Balan E., Mauri F. (2007) Equilibrium isotopic fractionationbetween kaolinite, quartz and water: prediction from first-principles density-functionaltheory. Geochimica et Cosmochimica Acta 71, 3170-3181.
Invitées•M. Lazzeri. Ab-initio calculation of anharmonic
properties in solids. "Frontiers in Mineral Sciences"Cambridge 26-28 juin 2007.
•E. Balan, M. Lazzeri, F. Mauri First-principles modelingof the infrared spectrum of hydrous fine-grainedminerals. « American Geophysical Union 2006 »Baltimore - USA -
Colloques : 14
Production scientifique depuis le début du projet
Le contexte général de ce projet est l'étude de processus physiques,caractéristiques de phases de l'évolution stellaire, à partir de simulations
numériques multi-dimensionnelles. Le but principal du projet est de développerun code hydrodynamique multi-D implicite en temps. Cette dernière propriété estrequise pour suivre des processus caractéristiques de l’évolution stellaire(processus de mélange et de transport, rotation, oscillations, phases avancéesd’étoiles) se produisant sur une gamme d’échelle de temps très étendue, quiexcluent pour des raisons de stabilité numérique d’être suivies par les méthodescourantes explicites en temps. Ce type de développement multi-D estindispensable pour progresser dans le domaine de la physique stellaire. Lesétudes 1D actuelles, basées sur des approches phénoménologiques simplifiées
(par exemple la théorie de longueur de mélange pour décrire la convection), onten effet atteint leurs limites dans la compréhension des principaux processusphysiques mis en jeu dans les étoiles. Nous avons d’abord ciblé le développement de notre outil numérique sur l'étudede l’influence de la convection turbulente sur les oscillations d’étoiles quisubissent des oscillations radiales excitées par κ-mécanisme (type Céphéides,RR-Lyrae, Miras, etc…). L’interaction convection-pulsation dans les étoilesvariables est en effet un problème de longue date dans ce domaine et restetoujours très mal comprise. Le domaine des pulsations stellaires est actuellementtrès actif sur le plan national et international, avec en particulier les résultats detrès haute précision de la mission spatiale COROT qui commencent à arriver.
Résumé
Evolution stellaire multi-dimensionnelle :effets de la convection turbulente
sur la dynamique des étoiles variablesIsabelle Baraffe
11
Acronyme Star multi-DEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 156 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 90
Autres IT : Recrutés : 24
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Convection• Turbulence• Pulsations• Schéma implicite• Simulations numériques
BARAFFE Isabelle, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Ecole Normale Supérieure de Lyon
Test de validation du code numérique montrant la propagation d’un front thermique dû à undépôt d’énergie au centre d’une sphère. Les figures montrent la variation spatiale de l’éner-gie interne.
le programmeblanc
12
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursLe développement d'un tel outil numérique est un projet nouveau et ambitieux, car il n'existe pas, actuellement, de code numérique multi-D implicite en temps dans lescommunautés astrophysiques nationale et internationale. Plusieurs équipes internationales commencent cependant à s'atteler à cette tâche. Il est donc important de sepositionner rapidement en développant cette expertise afin de rester compétitif dans le domaine de la physique stellaire. C’est un projet nécessitant des développements surle long terme et qui s’intègre dans les thématiques prioritaires de l’INSU autour du développement de la modélisation et des simulations numériques multi-dimensionnelles.
Résultats majeursAu terme de notre projet ANR, nous avons terminé l’élaboration de notre outil numérique et avons pratiquement terminé les tests standards de validation du code. Nous pouvonscommencer notre phase scientifique productive dédiée à l'étude de divers problèmes astrophysiques, avec en premier lieu la simulation de la convection dans une enveloppestellaire complète. Une telle application du code avec une méthode implicite en temps constituera une première dans le domaine, ce type de calcul n’ayant jamais été fait.Nous avons aussi poursuivi nos études sur les pulsations stellaires et avons en particulier mis en évidence la présence de pulsations non-radiales dans les étoiles variablesde type Céphéides. Ce résultat est assez inattendu, dans la mesure où ces pulsateurs sont essentiellement connus pour leurs pulsations radiales, utilisées comme indicateurde distance extragalactique. Cette propriété nouvelle va permettre d’imposer de meilleures contraintes sur la structure interne de ces objets.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Evol
utio
n st
ella
ire m
ulti-
dim
ensi
onne
lle
Conf
éren
ces• Mulet-Marquis, M., Glatzel, W., Baraffe, I., Winisdoerfer, C. 2007, A&A, 465, 937, Non
radial oscillations in classical Cepheids• Stoekl, A 2008, A&A, 490, 1181, A New two columns description for convective transport
in stars.• Nardetto, N., Stoekl, A., Bersier, D., Barnes, T. 2008, A&A, 489, 1255, High resolution
spectroscopy for Cepheids distance determination. III. A relation between gamma-velocitiesand gamma-asymmetries
Invitées•Mulet-Marquis, C., Baraffe I. 2007 (Non radial oscillation in
Cepheids), in Cepheid workshop : "The pulsation of Cepheids: Observation & Theory ", Paris July 2007
•Stoekl, A., Baraffe, I., Mulet-Marquis, C. 2007 (Thedevelopement of multi-D simulations of Cepheid pulsations),in Cepheid workshop : "The pulsation of Cepheids:Observation & Theory ", Paris July 2007
•Stoekl, A. 2007, (Treatment of convection in time-dependent computations in stellar pulsations), in Cepheidworkshop : "The pulsation of Cepheids: Observation &Theory ", Paris July 2007
•Lévêque, E., 2007, (The physics of turbulence), in "StructureFormation in the Universe", Chamonix, May 2007
•Stoekl, A. 2008, IAU Symp. 252, Sanya, China, april2008, A New two columns description for convectivetransport in stars.
Colloques : 3
Production scientifique depuis le début du projet
L’objectif du projet était de valoriser deux ensembles de données exceptionnels :(1) les données acquises en 2004 dans le Golfe du Lion lors du projet européen
de forages “PROMESS 1”, et (2) les données de sismique multi-traçes 2D et 3Dacquises en 2005 dans le cadre du projet « Calimero » de la Marine Nationale(Shom) et de l’Ifremer sur les mêmes sites.Le projet s’est appuyé sur une analyse couplée (a) des données géophysiques 2Det 3D, qui ont permis de caractériser la géométrie et les propriétés des couches
sédimentaires et (b) des données de forage et de mesures physiques in situ, afinde replacer les résultats dans un contexte géologique, paléocéanographique,paléoclimatologique et géomécanique.
Résumé
SEismic and Sedimentary Attributesin the MEditerranean
Serge Berné
13
Acronyme SESAME Edition 2005Durée du projetFinancement 360 363 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 86,3
Autres IT : 20,3Recrutés :
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Méditerranée• Paléo-climat• Sédiments• Instabilités• Sismique marine
Les canyons du Golfe du Lion et les 2 forages Promess étudiés par « Sesame ».
le programmeblanc
BERNÉ Serge, Laboratoire Image. Université de Perpignian. CARBONEL Pierre, Environnements et Paléoenvironnements Océaniques (EPOC), UMR 5805 CNRS - Université Bordeaux 1 - THOUVENY Nicolas, Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (CEREGE), UMR 6635 CNRS - Université Paul Cézanne, Aix en Provence
14
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursLe « défi » consistait en la réalisation d’une analyse « multi-proxy » des derniers 500 000 ans avec les outils classiques de la paléocéanographie sur des sédiments d’unemarge deltaïque où la résolution est très haute, mais « obscurcie » par les apports détritiques. Au plan technologique, la difficulté principale résidait dans la mise en concordance des données sismiques et de forage.
Résultats majeursLa mise au point d’outils de traitement sismique sophistiqués a permis de mettre en concordance réflexions sismiques et marqueurs paléo-climatiques. Non seulement nousavons pu mettre en évidence, pour la première fois au plan international, l’enregistrement des cycles de 100 000 ans dans les séquences sédimentaires, mais nous avonségalement montré l’impact des événements rapides (cycles de Dansgaard-Oeschger) sur ces séquences (un article soumis à Nature). Des applications industrielles (guidespour l’exploration pétrolière) et liées au rechargement en sable du littoral méditerranéen ont et vont faire l’objet de financements complémentaires. Un soutiencomplémentaire a été obtenu de la part d’ExxonMobil.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
SEis
mic
and
Sed
imen
tary
Attr
ibut
es in
the
MEd
iterr
anea
n
Conf
éren
ces• Jouet, G., Hutton, E.W.H., Syvitski, J.P.M. and Berné, S., 2008. Response of the Rhône
deltaic margin to loading and subsidence during the last climatic cycle. Computers &Geosciences., 34, 1338-1357.
• Berné, S., Jouet, G., Bassetti, M.A., Dennielou, B. and Taviani, M., 2007. Late Glacial toPreboreal sea-level rise recorded by the Rhône deltaic system (NW Mediterranean), MarineGeology, 245(1), 65-88.
• Gaudin, M., Berné, S., Jouanneau, J.M., Palanques, A., Puig, P., Mulder, T., Cirac, P.,Rabineau, M. and Imbert, P., 2006. Massive sand beds attributed to deposition by densewater cascades in the Bourcart canyon head, Gulf of Lions (northwestern MediterraneanSea). Marine Geology, 234(1-4), 11-128.
• Jouet, G., Berné, S., Rabineau, M., Bassetti, M.A., Bernier, P. and Dennielou, B., 2006.Shoreface migrations at the shelf edge and sea-level changes around the Last GlacialMaximum (Gulf of Lions, NW Mediterranean Sea). Marine Geology, 234(1-4), 21-42.
• Sultan, N., Gaudin, M., Berné, S., Canals, M. and Urgeles, R., 2007. Analysis of slopefailures in submarine canyon heads: An example from the Gulf of Lions. Journal ofGeophysical Research, 112, F01009, doi:10.1029/2005JF000408.
• Bassetti, M.A., Berné, S., Jouet, G., Dennielou, B., Gaillot, A. et al., 2008. 100-ky andrapid sea-level changes recorded by prograding shelf sand bodies in the Gulf of Lions(Western Mediterranean Sea). Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 9, 11,
Invitées•S. Berné : EC-Promess drilling in the Mediterranean.
European Scientific Ocean Drilling behind theassessment of geo-hazard from submarine slides,Barcelona, 24-27 oct. 2006
•S. Berné : Shelf sand bodies at the shelf edge in theGulf of Lions, Shell- EPE- Stavanger (nov. 2006)
•S. Berné : The « Rhone Source to Sink » project.ExxonMobil Houston, février 2009
•Organisation de deux sessions spéciales à EGU en 2005et 2007 sur les résultats du projet, en commun avec lespartenaires européens du projet
Colloques : 12
Production scientifique depuis le début du projet
Ce projet ANR a permis d’engager quatre post-doctorants travaillant sur diversaspects de la préparation scientifique de la mission spatiale
PLANCK qui fournira des cartes d'une précision sans précédent du fonddiffus cosmologique sur toute la sphère céleste. Les principaux thèmes étudiésétaient les anisotropies secondaires, les non-gaussianités éventuellementengendrées lors de l'inflation, l'astigmatisme gravitationnel du fond
diffus primordial et sa mesure et les signatures des topologies non trivialesde l'univers. Ces travaux seront précieux pour la valorisation des donnéesqui arriveront après le lancement du satellite en avril 2009.
Résumé
Valorisation et Interprétation des Données de la Mission Spatiale PLANCK
Martin Bucher
15
Acronyme VIMS-PLANCKEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 350 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 243
Autres IT : Recrutés : 72
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Cosmologie, • Fond diffus cosmologique• Mission spatiale PLANCK
Martin BUCHER, Laboratoire de Physique Théorique (Orsay), CNRS & Université Paris-Sud François BOUCHET, Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS & Université Paris VIFrançois COUCHOT, Laboratoire de l'Accélerateur Linéaire, CNRS & Université Paris-SudJean-Loup PUGET, Institut d'Astrophysique Spatiale, CNRS & Université Paris-Sud
Carte mettant en évidence l'alignement entre l'axe de compactification et les directionsindiquée par les premiers vecteurs multipolaires. (Crédit: P Bielesicz & A Riazuelo)
le programmeblanc
16
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursL'exploitation de données réelles nécessite la prise en compte des avant-plans galactiques et une caractérisation des aspects non idéaux de l'instrument.
Résultats majeursCe projet a mis en place divers outils pour l'exploitation des futures données PLANCK, en particulier pour•Exploitation du signal du « lensing » du fond diffus primordial.•Recherche de non-gaussianités éventuellement engendrées lors de l'inflation.•Étude des anisotropies secondaires.•Recherche d'indices d'une topologie non triviale de l'Univers.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Valo
risat
ion
et In
terp
réta
tion
des
Donn
ées
Conf
éren
ces• H Tashiro, N Aghanim, M Langer, M Douspis & S Zaroubi, “The cross-correlation of the
CMB polarisation and the 21 cm line fluctuations from cosmic reionisation,'' MNRAS 389,469 (2008) (astro-ph/08023893)
• H Tashiro, N Aghanim & M Langer, “Secondary B-mode polarization from Faraday rotationin clusters and galaxies,'' Monthly Notices of the Royal Astronomical Society MNRAS 384,733 (2008) (astro-ph/07052861)
• J Rocher, K. Benabed & F. Bouchet, “Probing inflation with cosmic microwave backgroundpolarization : The weak lensing effect on the covariance of cosmic microwave backgroundspectra,'' JCAP 5, 13 (2007) (astro-ph/0612662)
• Paolo de Bernardis, Martin Bucher, Carlo Burigana and Lucio Piccirillo (for the B-PolCollaboration), “B-Pol: Detecting Primordial Gravitational Waves Generated DuringInflation," Experimental Astronomy (sous presse).
• The Planck satellite: Status & perspectives. Planck Collaboration (F.R. Bouchet for thecollaboration) Mod. Phys. Lett. A22, 1857 (2007)
• G.I. Rigopoulos, E.P.S. Shellard, B.J.W. van Tent, “Quantitative bispectra from multifieldinflation,'' Phys. Rev. D76, 083512 (2007)
Invitées
Colloques :
Production scientifique depuis le début du projet
Les objectifs de ce projet étaient de faire des progrès décisifs dans notrecompréhension des premiers millions d'années de la formation et de l'évolution
du système solaire par l'étude minéralogique et géochimique du matériel extra-terrestre disponible dans nos collections (météorites, micrométéorites, particulesinterplanétaires, échantillons extraterrestres ramenés par les missions NASAStardust et Genesis). L'approche suivie a consisté à étudier les variations decomposition minéralogique, chimique et isotopique avec une précision et unerésolution spatiale (du nm au µm) jusqu'à présent inégalées.
Les questions générales étaient :• Quel est le contexte astrophysique de la formation du système solaire ? • Quelles sont l'origine et l'évolution des premiers solides et de la matièreorganique dans le disque d'accrétion solaire ? • Quand, comment, pourquoi et à quelle vitesse se forment et se différencient lespremiers planétésimaux et les planètes telluriques ?
Résumé
Exploration cosmochimique du système solaire
Marc Chaussidon
17
Acronyme ECSSEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 500 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 399,2
Autres IT : 212,4Recrutés :
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnementMots clés • Cosmochimie
• Météorites• Formation du système solaire• Chronologie• Missions spatiales de retour
d'échantillons
CHAUSSIDON Marc, CRPG Nancy, UPR 2300, CNRSALBAREDE Francis, LST, ENS Lyon, UMR 5570, CNRSGOPEL Christa, IPGP Paris, UMR CNRS 7154, IPGPROBERT François, LEME MNHN Paris, UMS 2679, CNRS
Radioactivités éteintes du Be: 7Be et 10Be dans une CAI d'Allende.
le programmeblanc
18
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursCe projet a impliqué des développements techniques difficiles et de longue haleine, que ce soit autour de la spectrométrie de masse source solide ou source ICP, de laspectrométrie de masse azote et gaz rares ou des sondes ioniques. L'installation de la sonde ionique Nanosims du MNHN a été un évènement marquant de 2006. Unenouvelle ICPSM à grand rayon (Nu 1700) a été installée à l'ENS de Lyon fin 2007 et une future sonde ionique à grande sensibilité arrivera à Nancy fin 2009.
Résultats majeursNos résultats concernent (i) la nébuleuse protosolaire (e.g. composition isotopique du Soleil, mission GENESIS, irradiation autour du Soleil jeune, radioactivités éteintes etchronologie relative, origine et âge des chondres et des chondrites, mission STARDUST, origine de la matière organique), (ii) la formation et la différenciation des planètes(e.g. âge des météorites martiennes, processus de choc, datation...) et (iii) l'évolution précoce de la Terre (e.g. première croûte, premiers océans).
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Expl
orat
ion
cosm
ochi
miq
ue d
u sy
stèm
e so
laire
Conf
éren
ces97 publications de rang A depuis le début du projet
•Chaussidon M., Robert F. & McKeegan K. D. (2006) Li and B isotopic variations in anAllende CAI : Evidence for the in situ decay of short-lived 10Be and for the possiblepresence of the short-lived nuclide 7Be in the early solar system. Geochim. Cosmochim.Acta. 70, 224-245.
•McKeegan K.D. and the Stardust Preliminary Examination Team (2006) Light elementisotopic composition of cometary matter returned by the STARDUST mission. Science 314,1724-1728
•Trinquier, A., Birck, J.L. and Allègre, C.J., 2007. Widespread 54Cr Heterogeneity in theInner Solar System. Astrophys. J., 655(2), 1179-1185.
•Libourel, G., Krot A., 2007. Evidence for the presence of planetesimal material among theprecursors of magnesian chondrules of nebular origin. Earth Planet Sci. Lett. 254, 1-8.
•Bouvier A., Blichert-Toft J., Vervoort J. D., Gillet P., and Albarède F. (2008) The case for oldbasaltic shergottites. Earth Planet. Sci. Letters 266, 105–124.
•Marty, B., Palma, R.L., Pepin, R.O., Zimmermann, L., Schlutter, D.J., Burnard, P.G.,Westphal, A.J., Snead, C.J., Bajt,S., Becker, R.H., and Simones, J.E. (2008) Helium andneon abundances and compositions in cometary matter: Science 319, 75-78.
Invitées
Colloques : 65
Production scientifique depuis le début du projet
Au cours de ce projet, nous avons établi le bilan pétrologique et géochimiquede l’arc des Petites Antilles. Le but était de comprendre et quantifier les
processus actifs dans une zone de subduction pour, de façon ultime, déterminerles taux de destruction des matériaux superficiels enfouis dans les zones desubduction, leur lien avec la production de nouvelle croûte basaltique et enfin les
modes de formation de cette nouvelle croûte. Nous avons travaillé à plusieurséchelles spatiales et temporelles pour rendre notre quantification plus robuste : àl’échelle d’une éruption (celle de 1530 à la Guadeloupe), à l’échelle d’une île(Grenade, St Vincent, Guadeloupe et Martinique) et à l’échelle de l’arc insulaire(forages DSDP sur la plaque Atlantique).
Résumé
Usine de différenciation des Antilles
Catherine Chauvel
19
Acronyme UD AntillesEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 290 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 250
Autres IT : 18Recrutés : 18
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Volcans antillais• Pétrologie• Géochimie• Sédiments• Subduction
CHAUVEL Catherine, Laboratoire de Géodynamique des Chaînes Alpines (LGCA), UMR 5025 CNRS-UJF, GrenoblePICHAVANT Michel, Institut des Sciences de la Terre d’Orléans (ISTO), UMR 6113 CNRS-UO, Orléans
Echantillonnage des laves à la Martinique.
le programmeblanc
20
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursLa totalité des buts fixés en début de projet n’a pu être réalisée et une partie du travail ne sera terminée qu’après la fin du projet (fin novembre 2008). Nous avons euquelques difficultés du fait de l’abandon d’une étudiante au bout d’un an de thèse. Nous avons néanmoins surmonté ces difficultés en modifiant certains volets du projet.Le travail de rédaction d’articles scientifiques est en cours et n’est pas achevé à ce jour. Nous pensons qu’il est extrêmement difficile de réaliser en trois ans, les campagnesd’échantillonnage, les analyses pétrologiques et chimiques ainsi que la rédaction et publication de l’ensemble des données acquises et des modélisations qui en découlent.Nous estimons que dans un an, l’ensemble des publications en cours sera achevé.
Résultats majeursLes apports scientifiques principaux de notre travail sur l’arc des Petites Antilles sont les suivants: • Nous avons déterminé le mode de fonctionnement d’une chambre magmatique et quantifié la nature des liquides contribuant à son remplissage et à sa vidange ;• Nous avons montré que les liquides primaires contiennent des quantités importantes de volatils (jusqu’à 6%) et ont des compositions chimiques et isotopiquesfortement marquées par l’influence des sédiments subductés ;• Nous avons contraint dans le temps la localisation des éruptions à la Guadeloupe et à la Martinique et les avons couplées aux variations chimiques et isotopiques pourproposer un modèle d’évolution temporelle de la source de l’arc.• Nous avons enfin déterminé la composition de la pile sédimentaire entrant en subduction et montré que la variabilité chimique nord-sud à l’échelle de l’arc était due àla différence de nature et de composition de la pile sédimentaire entrant en subduction.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Usin
e de
diff
éren
ciat
ion
des
Antil
les
Conf
éren
ces• Annen C, Pichavant M, Bachmann O, Burgisser A (2008). J. Geophys. Res., 113, B07209,
doi:10.1029/2007/JB005049.• Bouvier AS, Métrich N, Deloule E (2008a). J. Petrol., 49, 1427-1448.• M. Carpentier, C. Chauvel and N. Mattielli 2008. Earth and Planetary Science Letters,
272(1-2): 199-211.• C. Chauvel, E. Lewin, M. Carpentier, N.T. Arndt and J.-C. Marini 2008. Nature Geoscience
1, 64-67.• Pichavant M, Macdonald R (2007). Contrib. Mineral. Petrol., 154, 535-558.• Samper A., Quidelleur X., Lahitte P. et al (2007). Earth and Planetary Science Letters, 258
(1-2): 175-191.
Invitées•18th Annual Goldschmidt Conference in Vancouver 13-
18 July 2008, Oral invite.•Carpentier M. Chauvel C., Mattielli N., Pb-Nd isotopic
constraints on sedimentary input into the Lesser Antillesarc system. 18th Annual Goldschmidt Conference inVancouver 13-18 July 2008, Oral
• AGU Fall Meeting San Francisco 15-19 December2008.
•European Intensive Seminars of Petrology, (Marie CurieSeries of Events funded by the EU) ANU CanberraAustralia, 31 January - 9 February 2008
Colloques : 22
Production scientifique depuis le début du projet
L’évolution climatique à long terme est influencée par les processus tectoniques.Le climat semble en retour contrôler la déformation crustale par son influence
sur l’érosion des reliefs et donc sur la répartition des masses et des contraintesdans l’espace et dans le temps. La chaîne du Tianshan représente une zoned’étude privilégiée pour la reconstruction de l'évolution du climat en Asie centraleet pour la compréhension des interactions. Des études pluridisciplinaires ont étéréalisées aux Nord et Sud du Tianshan sur des séries sédimentaires du Tertiaire
(chronologique, sédimentologique, de la matière organique ainsi que des isotopesstables de l’O et du C sur des carbonates). Les observations géomorphologique etstructurale ont été également réalisées et la granulométrie des dépôts fluviauxquantifiée. Ces études associant analyses de terrain et de laboratoire montrentune diversité importante des environnements au cours de ces derniers millionsd’années au niveau du piedmont du Nord de Tianshan.
Résumé
Interaction Orogenèse - Climat - Erosion en Asie centrale durant le Cénozoïque : l’impact dela surrection de la chaîne du Tianshan sur le climat
dans les bassins de la Junggarie et du TarimYan Chen
21
Acronyme Tecto-ClimatEdition 2005Durée du projet 24 moisFinancement 78 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 98,4
Autres IT : Recrutés :
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Géodynamique• Paléoclimat• Erosion• Environnement• Tianshan
Yan CHEN, Institut des Sciences de la Terre d’Orléans, UMR 6113 CNRS – Université d’Orléans, Orléans - Wang QINGCHEN, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, Chine
Chaîne du Tianshan vue d’avion.
le programmeblanc
22
Verrous scientifiques et technologiques, ou points durs
Résultats majeursBonnes contraintes chronologique, sédimentologique sur des séries sédimentaires du Tertiaire en Asie centrale. Trois accélérations de taux d’accumulation sédimentaire ontété mises en évidences en associant des changements environnementaux. Cependant la phase de l’aridification importante à ~7 Ma est indépendante de cette variation.-Elle pourrait donc être influencée par le climat de grande échelle. Des nombreux arguments scientifiques montrent que les conglomérats de Xiyu, qui couvrent les piedmontsde toutes les périphéries des chaînes de montagnes en Asie centrale avec une épaisseur jusqu’à 3000m, proviennent des conséquences de la propagation de la déformationde la chaîne vers les bassins d’avant pays, au lieu du climat ou d’un évènement tectonique brutal suggérés par de nombreux scientifiques.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Inte
ract
ion
Orog
enès
e –
Clim
at –
Ero
sion
en
Asie
cen
tral
e
Conf
éren
ces• Charreau, J., Gilder S., Chen Y., Dominguez S., Avouac J.-Ph., Sen S., Jolivet M., Li Y. and
Wang W., Late Cenozoic erosion history of the Tianshan Mountains as recorded in the Yahasection, Tarim Basin, China, Geology, 34, 181-184, 2006
• Charreau, J., J. Sun, Y. Chen, S. Gilder, B. Huang and Q. Wang, Addendum to ‘‘LateCenozoic magnetochronology and paleoenvironmental changes in the northern forelandbasin of the Tian Shan Mountains’’ by J. Sun, Q. Xu, and B. Huang, J. Geophys. Res., 113,doi:10.1029/2007JB005489, 2008
• Charreau, J., Y. Chen, S. Gilder, Comment on “Magnetostratigraphic study of the KucheDepression, Tarim Basin, and Cenozoic uplift of the Tian Shan Range, Western China ’’ byHuang, B., J. D.A. Piper, S. Peng, T. Liu, Z. Li, Q. Wang, R. Zhu [Earth Planet. Sci. Lett.,2006, doi:10.1016/j.epsl.2006.09.020], 268, 325-329, 2008.
• Charreau, J., Avouac J.P, Chen Y., Dominguez S. and Gilder S., Miocene to Presentkinematics of fault-bend folding across the Huerguosi anticline, northern Tianshan (China,derived from structural, seismic and magnetostratigraphic data, Geology, 38, 871-874,doi: 10.1130/G25073A.1, 2008.
• Graveleau, F. and Dominguez, S., 2008. Analogue modelling of the interactions betweentectonics, erosion and sedimentation in foreland thrust belts. Comptes Rendus Géosciences,340, 324-333.
• Charreau, J., Y. Chen, S. Gilder, L. Barrier, S. Dominguez, R. Augier, S. Sen, J-Ph Avouac, A. Gallaud, F. Graveleau and Q. Wang, Neogene uplift of the Tianshan mountains observed inthe magnetic record of the Jingou River section (Northwest China), Tectonics, in press, 2008.
Invitées•Chen Y., Geochronological constaints on the Tertiary
sediments in the piedmont of Tianshan and its tectonicand climatic implicaltions, Insitute of Geology andGeophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 12 Sept. 2006.
•Chen Y., Geodynamic evolution of the Tianshan, WesternChina, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 5 Juillet,2007.
•Chen Y., Interaction Orogeniy-Climat-Erosion, Universityde Nanjing, Nanjing, Chinn, 12 Avril, 2008.
•Chen Y., Interaction Orogeniy-Climat-Erosion, Universityde Pékin, Beijing, Chine, 29 Sept. 2008.
•Chen Y., Interaction Orogeny – Climat – Erosion inCentral Asia during the Cenozoic: the impact of theuplifting of Tianshan on the climat in the basins ofJunggarie and Tarim, Insitute of Geology andGeophysics, Beijing, Chinese Academy of Sciences,Beijing, 5 Oct. 2008.
Colloques : 17
Production scientifique depuis le début du projet
Les inondations de plaine alluviale s’accompagnent de variations des niveauxpiézométriques des nappes phréatiques, actuellement mal prises en compte
dans les plans de prévention du risque inondation. Ces fluctuationspiézométriques ont des impacts forts sur le bâti : fondations d’immeubles etouvrages souterrains. Le projet établit une méthodologie d’analyse et decaractérisation de ces impacts, prenant appui sur le cas de la ville de Paris. Unerevue des différents processus physico-chimiques, hydro-mécaniques etgéotechniques en rapport avec les interactions de l’eau souterraine et desouvrages est réalisée. Le comportement hydrodynamique de la nappe alluviale
fait l’objet de simulations numériques, intégrant le caractère anthropisé du milieusouterrain et de l’aquifère correspondant. La mesure des effets anciens ou actuelssur le bâti est réalisée avec l’aide de l’interférométrie radar (DINSAR et SPN). Ces deux méthodes complémentaires permettent de localiser et de caractériser leseffets sur le bâti et de quantifier les paramètres descriptifs d’intensité et de vitessede déformation. Elles permettront de souligner le caractère saisonnier des impactsou des évolutions à long terme, avec une vue d’ensemble et une capacité de suivitemporel. Les résultats présenteront une large applicabilité, au-delà du cas deParis.
Résumé
Impacts géologiques et géotechniques des mouvements de nappes phréatiques sur lebâti : analyse, mesure, simulation, prévention
Roger Cojean
23
Acronyme HYDROGEOBATEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 400 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 129
Autres IT : Recrutés :
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnementMots clés • Hydrogéologie,
• Variation de niveaux piézométriques,• Interactions eau souterraine
et ouvrages,• Interférométrie radar,• Mesure de faibles déplacements.
COJEAN Roger, Armines-Centre de Géologie de l’Ingénieur devenu Armines-Centre de Géosciences, Mines ParisTech- DEFFONTAINES Benoît, Laboratoire géomatériaux et géologie de l’ingénieur (G2I),EA 4119 Université Paris Est Marne-la-Vallée
Coupe de principe illustrant les connexions entre la seine et les remblais et l’aquifère allu-vial ( d’après A-M. Prunier Leparmentier, Ville-de-Paris/IGC)
le programmeblanc
24
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursCaractérisation des différents processus hydro-mécaniques intervenant dans les interactions eau et ouvrages souterrains ; Identification des processus accessibles à lamodélisation numérique ; Définition des domaines d’application de la simulation numérique hydro-mécanique dans un contexte d’espace souterrain fortement anthropisé ;Définition des domaines d’application des techniques d’interférométrie radar pour le suivi de faibles déplacements au sol, en milieu urbanisé.
Résultats majeurs•Synthèse des processus physico-chimiques, hydro-mécaniques et géotechniques en rapport avec les interactions de l’eau souterraine et des ouvrages souterrains.•Modélisation hydrodynamique à l’échelle des nappes présentes dans Paris intra-muros, ainsi que des ouvrages en bordure de Seine. •Simulation numérique des impacts géomécaniques des variations de surfaces piézométriques sur les ouvrages souterrains. •Influence des ouvrages souterrains sur l’écoulement de la nappe phréatique.•Caractérisation des déformations au sol par méthodes interférométriques radar satellitaires
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Impa
cts
géol
ogiq
ues
et g
éote
chni
ques
des
mou
vem
ents
de
napp
es p
hréa
tique
s
Conf
éren
ces• H. Kaveh, B. Fruneau, B. Deffontaines, J. Duro, and A. Arnaud, Juin 2008. Apports de
l’interférometrie radar (Dinsar et PSI) à l’étude du retrait gonflement d’argile (RGA) dansl’Est du Bassin de Paris, colloque SEC 2008, ENSMP – UPE - Rev. Franc. de Géotechnique,Paris, 1-3 sept 2008.
Invitées
Colloques : 4
Production scientifique depuis le début du projet
Résumé
Vagues de CHAleur d’été :Mécanismes, Prévisibilité, Impacts
Fabio D’Andrea
25
Laboratoire de Météorologie Dynamique - Ecole Normale Supérieure - YIOU Pascal, Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE), UMR 1572 CNRS – CEA - Université Versailles Saint-Quentin-en-Yvelynes, Saclay et Gif sur Yvette. CASSOU Christophe, Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique, CNRS - CNES - EADS France - EDF - Météo-France – ONERA – SNECMA - Total, Toulouse
Éxpérience numérique pa modélisation régionale. Deux groupes d’intégration de deuxmois (juin-juillet) ont été conduites, l’une avec sol artificiellement sec au sud de la ligne de46°N, et l’autre avec le sol humide (voi shéma à gauche). Prenant la différence entre cesdeux groupes d’intégration on Observe la propagation vers le nord de la vague de chaleurentre juin et juillet (droite). Tiré de Zampieri et al (2009, J. Clim.)
le programmeblanc
Acronyme CHAMPIONEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 200 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 66,6
Autres IT : Recrutés : 31
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Réchauffement global• Ecosystèmes végétaux• Humidité du sol• Cycle de l’eau• Circulation atmosphérique
CHAMPION est un projet multidisciplinaire qui approche l’étude des vagues dechaleur et de sécheresse comme la combinaison de plusieurs facteurs : la
dynamique de l’atmosphère, la physique du sol et du cycle de l’eau, lesinteractions avec la biosphère. Le projet a les objectifs suivants :(i) Mieux comprendre les structures spatio-temporelles typiques de la circulationatmosphérique d’été en Europe, leurs caractéristiques et leurs causes. Nous nousintéressons particulièrement aux liens entre régimes de temps, forçage tropical etforçage par l’humidité du sol, avec un accent sur les phénomènes de vagues dechaleur ;(ii) Analyser la prévisibilité des vagues de chaleur, améliorer les connaissances
afin que les modèles de circulation générale prévoient mieux ces phénomènes, etdévelopper des méthodes statistiques pour les prévoir ;(iii) Evaluer les impacts et les rétroactions des vagues de chaleur sur lesécosystèmes végétaux et sur le cycle du carbone ;(iv) Développer les connaissances afin de pouvoir émettre des hypothèses sur leursmodifications (en fréquence, en intensité, en structure) dans le cadre duréchauffement global de la planète. On utilise une hiérarchie de modèles allant du simple modèle idéalisémonodimensionnel au modèle régional et au GCM en passant par desconfigurations intermédiaires.
26
Verrous scientifiques et technologiques, ou points durs
Résultats majeursNous avons découvert qu’une sécheresse au printemps dans la région méditerranéenne précède systématiquement les canicules en Europe. Une étude par modélisationrégionale nous a permis d’éclairer les processus physiques à la base de ce mécanisme. Nous avons aussi étudié la physique de la rétroaction entre l’humidité du sol et laprécipitation, qui est responsable de l’amplitude des anomalies de température lors des vagues de chaleur. Nous avons émis l’hypothèse qu’un mécanisme fondamental estle recyclage local d’eau dans les pluies, ou l’efficacité de précipitation, qui dépend fortement de l’humidité du sol par le biais de l’intensité de la convection. Nous avonsdécouvert aussi une tendance à l’augmentation des phénomènes de chaleur extrême en hiver et montré comme dans les dernières années ceci ne peut pas simplement êtreexpliqué par la circulation atmosphérique de grande échelle.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Vagu
es d
e CH
Aleu
r d’
été
: M
écan
ism
es,P
révi
sibi
lité,
Impa
cts
Conf
éren
ces• Vautard, R., P. Yiou, F. D'Andrea, N. de Noblet, N. Viovy, C. Cassou, J. Polcher, P. Ciais, M.
Kageyama, Y. Fan, 2007: pdf" Mediterranean trigger of European summer drought andheat waves Geophysical Research Letters. VOL. 34, L07711, doi:10.1029/2006GL028001.
• D'Andrea F., A. Provenzale, R. Vautard, N. DeNoblet-Ducoudré, 2006: Hot and coolsummers: Multiple equilibria of the continental water cycle. Geophysical Research Letters.33, L24807, doi:10.1029/2006GL027972.
• Baudena, M., F. D'Andrea, A.Provenzale, 2008: A model for soil-vegetation-atmosphereinteractions in water-limited ecosystems. Water Resources Research, 44, W12429,doi:10.1029/2008WR007172
• Yiou, P., Vautard R., Naveau P. et Cassou C. (2007), Inconsistency between atmosphericdynamics and temperatures during the exceptional 2006/2007 fall/winter and recentwarming in Europe, Geophys. Res. Lett., 34, L21808, doi:10.1029/2007GL031981.
• R. Vautard, P. Yiou, G.J. van Oldenborgh, The decline of fog, mist and haze in Europeduring the last 30 years: a warming amplifier? Nature Geoscience. Sous presse
Invitées•Zampieri, M.; Vautard, R.; Yiou, P.; d'Andrea, F.; de
Noblet, N.; Viovy, N.; Cassou, C. ; Polcher, J.; Ciais, P.;Kageyama, M.: Progresses in understandingsummertime European heat and drought waves. EGUmeeting Vienna, April 2007.
•Baudena , F. D'Andrea , A. Provenzale: A minimalmodel of soil-vegetation-atmosphere interactions. IUGG,Perugia June 2007.
•Pascal Yiou, Robert Vautard, Fabio d’Andrea, JulienCattiaux, Philippe Naveau, Philippe Ciais, EmmanuelGarnier. Recent Extremes in European Climate:Assessment, Case Studies and Impacts . AGU S.Francisco, décembre 2008.
Colloques : 16
Production scientifique depuis le début du projet
Le projet SYMTEX se proposait de fédérer l’action de deux laboratoires duCampus d’Orsay, autour de la simulation expérimentale de la fabrication et de
l’étude de l’évolution de la matière carbonée extraterrestre, présente enabondance das les milieux inter- et circum-stellaires. Cette matière est observéeen émission infrarouge vibrationnelle et correspond à la présence de grossesmolécules aromatiques polycycliques et aussi en absorption et correspond à laprésence de carbone amorphe hydrogéné présent dans le milieu diffus de notregalaxie et de Galaxies externes. L’abondance de ce carbone peut aller jusqu’à50% de l’abondance totale du carbone cosmique. Le but de ces expériences desimulation, très reliées aux observations des grands instruments de la discipline
(au sol tels que le VLT et en orbite tels que ISO et Spitzer) est de comprendre lespropriétés spectroscopiques de ces carbones, d’établir de manière quantitativeleur abondance, de comprendre les mécanismes de transfert énergétique auxquelsils sont soumis (absorption UV/réémission IR). L’effort conjoint des équipesconcernées vise à expliquer le cycle de vie du carbone extraterrestre, decomprendre les liens évolutifs entre les différentes formes de ce carbone, et danscertains cas (interplanétaires) de comprendre certains aspects de la formation dematière organique qui peuvent mener à la formation de molécules complexes,considérées comme prébiotiques.
Résumé
Synthèse de Matériaux EXTraterrestres
Louis d’Hendecourt
27
Acronyme SYMTEXEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 375 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 122
Autres IT : 28Recrutés : 24Doctorants: 60
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Matière carbonée• Spectroscopie infrarouge• Spectroscopie de masse
à temps de vol• Milieu interstellaire
D’HENDECOURT, Louis, Institut d’Astrophysique Spatiale, CNRS, UMR 8617BRÉCHIGNAC, Philippe, Laboratoire de Photophysique Moléculaire, CNRS, UPR 3361
Modèle de réseau carboné simulé dans l’expérience SYMTEX (E. Dartois)
le programmeblanc
28
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursDevant la grande diversité allotropique des formes du carbone, et compte tenu de la limitation des observations (principalement infrarouge), les principaux verrous sontessentiellement scientifiques. Quelle est la relation évolutive entre les PAHs moléculaires, présents dans le milieu interstellaire et le carbone amorphe solide (macroscopique)observé en absorption ? Les spectres d’émission et d’absorption ne sont pas directement comparables et passent par des interprétations incomplètes qui en limitent lacompréhension. Certains aspects concernant la spectroscopie visible de grosses molécules aromatiques pour essayer de produire des bandes observées réellement dans le MISsont effectivement sans suite, en partie du au fait que l’état précise de ces molécules interstellaires (ions, radicaux…) n’est pas connu. Mais la forte intégration des deuxéquipes et l’investissement continu dans l’application astronomique sont un gage de réussite sur le long terme.
Résultats majeursLes résultats majeurs sont essentiellement d’ordre spectroscopique. La production contrôlée de carbones amorphes en phase solide est un succès et ses propriétésspectroscopiques permettent une description très précise d’une partie majeure du carbone interstellaire (IAS). Ces spectres, produits en laboratoire sont directementcomparables à ceux observés dans les galaxies lointaines, montrant une grande similitude des processus physico-chimiques dans les galaxies voisines (IAS). La productionde « suies » dans les flammes (LPPM) a donné lieu à des études de désorption et d’analyse de ces suies par spectrométrie de masse à temps de vol, une techniqueprometteuse y compris pour l’interprétation de données de futures sondes spatiales (e.g. Rosetta). La photo-évaporation de carbones amorphes dans les régions dephotodissociation permettrait de proposer un lien évolutif entre les carbones amorphes et les PAHs. Finalement, certaines caractéristiques spectroscopiques (IR) des suies etla comparaison avec des spectres astronomiques, permettent d’évaluer les rapports entre l’aromaticité des porteurs des bandes et leur contenu en matériaux aliphatiques(CH2 et CH3) et de comprendre assez simplement l’évolution de ces matériaux circumstellaires. Un aspect plus récent de nos activité, l’analyse en spectroscopie IR de grainsnaturels collectés par la sonde spatiale « Stardust » (grains cométaires) permet en outre de se poser la question de la connexion entre la matière interstellaire et la matièreprimitive du Système Solaire, un sujet en plein développement.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Synt
hèse
de
Mat
éria
ux E
XTra
terr
estr
es
Conf
éren
ces• Brunetto, R., T. Pino, E. Dartois, A-T Cao, L. d’Hendecourt, G. Strazulla, Ph. Bréchignac,
2009, accepté pour Icarus• Pino, T.; Dartois, E.; Cao, A.-T.; Carpentier, Y.; Chamaillé, Th.; Vasquez, R.; Jones,
A. P.; D'Hendecourt, L.;Bréchignac, Ph. 2008, Astron.&Astrophys., 490, 665• Dartois, E.; Geballe, T. R.; Pino, T.; Cao, A.-T.; Jones, A.; Deboffle, D.; Guerrini,
V.; Bréchignac, Ph.; D'Hendecourt, L,. 2007, Astron.&Astrophys., 463, 635• MMuñoz Caro, G. M.; Dartois, E.; Nakamura-Messenger, K. 2008, Astron.&strophys.,
485, 743• Dartois, E.;Muñoz-Caro, G. M., 2007, Astron.&Astrophys., 476, 123• Dartois, E.; Geballe, T. R.; Pino, T.; Cao, A.-T.; Jones, A.; Deboffle, D.; Guerrini,
V.; Bréchignac, Ph.;D'Hendecourt, L., 2007, Astron.&Astrophys., 463, 635
Invitées•Brunetto, R.; Pino, T.; Dartois, E.; Cao,
A. T.; D'Hendecourt, L.; Strazzulla, G.; Bréchignac,Ph., « Ion irradiation effects on sooting flames by-products », 2008, IAU Symposium, 251, 435
•Pino, T.; Cao, A. T.; Carpentier, Y.; Dartois, E.;D'Hendecourt, L.; Bréchignac, Ph. « Laboratoryanalogues of hydrocarbonated interstellar nanograins »,2008, IAU Symposium 251, 393
Colloques : 5
Production scientifique depuis le début du projet
La variabilité naturelle et le forçage anthropique participent tous deux àl’évolution du climat de la Terre. Jusqu’à présent, les interactions océan-
atmosphère ont été mises en avant comme premières responsables deschangements climatiques, aux échelles de temps de la saison au siècle. Pourtant,de nombreuses études numériques ont démontré le rôle très important que jouentles surfaces continentales, notamment la distribution des écosystèmes, sur leclimat et les changements climatiques. Or l’état de l’art des modèles climatiquesayant participé au dernier exercice du GIEC ne prend pas en compte cettedynamique des écosystèmes.
Notre objectif était d’initier un effort d’exploration systématique du rôle que jouecette dynamique sur l'évolution et la variabilité du climat, à travers l’analyse dediagnostics spécifiques. Nous avons pour cela réalisé plusieurs simulations, enutilisant deux modèles climatiques différents (CCM3/IBIS développé au NCAR, etle modèle couplé de l’IPSL) pour mieux asseoir la robustesse de nos conclusions.Les expertises complémentaires des différents participants au projet nous ontpermis d’analyser : 1) les régimes de temps et la trajectoire des perturbationsdans l’hémisphère nord, 2) les évènements extrêmes en Europe, 3) l’ENSO, 4) lescaractéristiques des moussons africaine et indienne.
Résumé
Dynamic Interactions between Vegetation and Atmosphere. Is vegetation dynamic influencing
modes of atmospheric variability ?Nathalie de Noblet-Ducoudré
29
Acronyme DIVAEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 220 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 33
Autres IT : Recrutés : 61
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Végétation dynamique• Usage des sols• Variabilité climatique• Climat récent• Impact de la végétation sur le climat
DE NOBLET – Ducoudré Nathalie, Laboratoire des Sciences du Climat et de l' Environnement Unité mixte CEA-CNRS - DELIRE Christine. Institut des Sciences de l’Evolution, UMR 5554 CNRS - Université Montpellier II.Laboratoire d'Océanographie et du Climat : (LOCEAN) / IPSL. - DUVEL Jean-Philippe. Laboratoire deMétéorologie Dynamique (LMD) / IPSL.
Moyenne continentale des spectres de puissance des précipitations annuelles avec (vert) etsans (bleu) végétation dynamique. Dans ces simulations la dynamique de la végétationintroduit un effet de mémoire à long-terme sur les précipitations.
le programmeblanc
30
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursLes verrous essentiels rencontrés ont été de 2 ordres :- une très grande difficulté à recruter un post-doctorant compétent et acceptant le niveau salarial proposé ;- un problème d'encombrement du calculateur du CINES, qui a été surchargé en 2006 et 2007.
Résultats majeursLa dynamique de la végétation introduit un effet de mémoire significatif sur les précipitations ; la persistance des anomalies est surtout visible dans les zones semi-aridesdu modèle, transition entre écosystèmes. Les effets de l'agriculture sont visibles à diverses échelles spatio-temporelles : a) toute déforestation conduit à un refroidissementglobal de la planète ; b) les impacts d'événements El Nino sur la productivité agricole en Amazonie pourraient s'aggraver si la déforestation tropicale devenait massive danscette région du globe ; c) la déforestation tropicale augmente la variabilité basse fréquence des températures de surface océaniques dans l'Est du Pacifique équatorial, et estassociée à un développement un peu différent des phénomènes de type El Nino.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Dyna
mic
Inte
ract
ions
bet
wee
n Ve
geta
tion
and
Atm
osph
ere
Conf
éren
ces• Davin E., de Noblet-Ducoudré N., Friedlingstein P., 2007: Impact of land cover change on
surface climate: Relevance of the radiative forcing concept. Geophysical Research Letters,34, L1370 2 , doi:1 0 . 1 0 2 9 / 2 0 0 7 G L 0 2 9 6 7 8, 2007.
• Delire C., Ngomanda A., Jolly D., Possible impacts of 21st century climate on vegetation in Central - West Africa, Global and Planetary Change , 64, 1-2, 3-15, Nov 2008
• Bala G, Caldeira K., Wickett M., Phillips T.J., Lobell D.B., Delire C., & Mirin A.,CombinedClimate and Carbon-Cycle Effect of Global Deforestation, PNAS, Vol 10, April 2007
• Bala G., K. Caldeira, A. Mirin, M. Wickett, C. Delire, and T.J. Phillips, Biogeophysical Effectsof CO2-Fertilization on Global Climate, Tellus, 58, 620, Nov 2006
• Ramankutty N., C. Delire, P. Snyder, Feedbacks between agriculture and climate: An illustration of the potential unintended consequences of human land use activities,Global and Planetary Change, Volume 54, 1-2, Nov 2006, 79-93.
Invitées• Nathalie de Noblet-Ducoudré, Edouard Davin (2007,
invitée): Global and regional hydrological changesassociated with potential future land-use induced land-cover changes. Colloque international 'ContinentalBiosphere, Vegetation and Water Cycle: Analyses andProspects', Paris, 27-30 August 2007.
• Davin E., de Noblet-Ducoudré N., Friedlingstein P.,2007: Impact of anthropogenic land-cover changes onthe global radiative forcing of planet Earth.Présentation orale à la conférence internationale(C20C) en Mars 2007, en Angleterre
• Nathalie de Noblet-Ducoudré : Rôle de la gestion desespaces sur le climat ; interférences végétation -climat,Avril 2007. Académie de l'Agriculture, Paris.
Colloques : 6
Production scientifique depuis le début du projet
Résumé
Dynamique des systèmes hydrothermaux sous-marins :Modélisation et observation des circulations a la Dorsale
Medio Atlantique, Lucky Strike (Chantier MOMAR)Javier Escartin
31
Acronyme MOTHSEIMEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 480 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 56
Autres IT : 3Recrutés : 27
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Hydrothermal activity• Mid ocean ridges• Seismicity• Marine ecology• Tectonics
ESCARTIN Javier. Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) CNRS UMR 7154. - TARITS Pascal. Domaines Océaniques, UMR 6538 CNRS - Université de Bretagne Occidentale, Brest - SARRADIN Pierre Marie. Laboratoire Environnement Profond (LEP), IFREMER, Brest
Deployment of temperature sensors at the Lucky Strike site (MoMAR’08 Cruise)
le programmeblanc
Hydrothermal activity along mid ocean is one of the main mechanisms of heatremoval from the Earth’s interior, providing the heat and energy supporting
hydrothermal vent communities. While these systems have been known now formore than 20 years, their dynamics and temporal variability are poorlyunderstood at this date. The goal of this project is to target this gap, both withfield studies during the time length of this project, which finalizes in Dec. 2009,and with development of instrumentation that will be used in future monitoringand observatory studies at the Lucky Strike site (Mid-Atlantic Ridge) within the EUESONET program. This project encompasses:a) Characterization of the Lucky Strike site with seafloor imagery and high-resolution geophysical data
b) Instrumentation for temperature monitoring of hydrothermal outflowsc) Development of electromagnetic instruments to measure the shallowhydrothermal fluid circulationd) Monitoring of seismicity with ocean bottom seismometers and mooredhydrophones.e) Numerical modelling of hydrothermal circulationSesimicity time series are being measured for the 08-09 period, together withsome temperature records. Owing to instrumental problems, full temperaturemonitoring will be in place for October 09.
32
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursInstrumentation and cruises. This project relies on oceanographic cruises, funded through CNRS/IFREMER. While we have been successful in securing the required ship time,there have been major problems with the ships that have delayed the project one year. Furthermore, the instrumentation purchased for temperature measurements has beenproven to be defective, and only very limited monitoring will be available for 2008-2009. Full instrumentation of the site, after a new set of instruments are put in place in2009. The design and development of the electromagnetic prototype has been challenging as the electric potentials to be measured are up to 1000 time smaller than thoseon land. This has been solved and the prototype is being constructed.
Résultats majeursThe thermal structure of the ridge axis is complex, and ultimately controls fluid flow in the oceanic lithosphere. Numerical modelling indicates that sloping isotherms promotethe migration and convergence of outflow zones upslope. In a flat thermal regime circulation organizes in numerous stable cells instead. Slopes thus produce larger convectioncells and powerful hydrothermal outflow zones that are stable in time. This configuration provides an explanation for the stability of hydrothermal systems at slow spreadingridges over periods of several thousands of years. To characterize the outflow zones at hydrothermal vents, we have developed mosaicing and georeferencing processingtechniques of seafloor imagery. We have now imagery from ’96, ’06 and ’08, that allow us to understand the global structure of the outflow at a hydrothermal site and itsvariability over several years. These data with those recorded in 2009-2010 with the autonomous temperature and pressure sensors, and coupled with seismicity will helpto refine and to constrain further the numerical models described above.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Dyna
miq
ue d
es s
ystè
mes
hyd
roth
erm
aux
sous
-mar
ins
Conf
éren
ces• Escartín, J., García, R., Delaunoy, O., Ferrer, J., Gracias, N., Elibol, A., Cufi, X., Neumann,
L., Fornari, D.J., Humphris, S.E., and Renard, J., 2008. Globally-aligned photo mosaic ofthe Lucky Strike hydrothermal Vent Field (Mid-Atlantic Ridge, 37°18.5’N): release of geo-referenced data, mosaic construction and viewing software. Geochemistry, Geophysics,Geosystems, 9, Q12009, doi:10.1029/2008GC002204.
• Fontaine, F.J., Cannat, M., and Escartin, J., 2008, Hydrothermal circulation atslowspreading mid-ocean ridges: The role of along-axis variations in axial lithosphericthickness. Geology, 36, 759–762, doi: 10.1130/G24885A.1.
Invitées
Colloques : 5
Production scientifique depuis le début du projet
Nous cherchons à comprendre comment un tremblement de terre peutdéclencher de la sismicité induite sur des failles distantes. Par exemple, le
séisme de Landers de 1992 a augmente la sismicité jusqu'a Yellowstone. Lasource déclenchante et les séismes déclenchés peuvent être séparés par desdistances pouvant atteindre plusieurs milliers de kilomètres, après un délai allant
de quelques minutes à plusieurs mois. Le couplage mécanique implique desprocessus hydrologiques. Le but du projet est une meilleure compréhension de cesprocessus.
Résumé
Hydro-seismo : Mechanical Coupling BetweenHydrological and Seismological Processes
Kurt Feigl
33
Acronyme Hydro - SeismoEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement encadre1texte €Personnels (H-m) C + EC + IR :
Autres IT : Recrutés :
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Tectonique• Hydrologie • Lithosphère
FEIGL Kurt, Dynamique Terrestre et Planétaire (DTP) UMR 5562 CNRS - Université Paul Sabatier, ToulouseSIGMUNDSSON Freysteinn, Nordic Volcanological Center, Reyjkavik, IcelandROBERTS Mathew, Department of Geophysics, Icelandic Meteorological Office, Iceland
Changement de la contrainte de Coulomb selon cinq processus différents : (a) contributionco-sismique du séisme du 17 juin 2000, (b) effet du rebond poro-élastique dans un modèleen couche horizontal, (c) contribution du rebond visco-élastique sur 4 ans , (d) contributionco-sismique des répliques de magnitude supérieure à zéro , (e) contribution géométriqued’une accumulation de contrainte inter-sismique sur 100 ans ), et (f) contribution cumuléedes évolutions de contraintes présentées en (a) et (e).
le programmeblanc
34
Verrous scientifiques et technologiques, ou points durs
Résultats majeursA sequence of earthquakes, including two Mw = 6.5 events, occurred in June 2000 in an atypical transform zone located in the southwest of Iceland. The inter-, co-, andpost-seismic intervals of the associated deformation cycle have been well recorded by previous geodetic studies, including GPS and InSAR. Using a numerical code based ona finite-element method, we analyze the influence of structural and rheological heterogeneities on the earthquake deformation cycle within the South Iceland seismic zone(SISZ). The co-seismic phase is especially sensitive to the increase of lithospheric stiffness with depth, as shown by a joint inversion of the geodetic data. The estimateddistribution of co-seismic slip for the June 21 mainshock is deeper when estimated in a realistic layered lithospheric model than in a homogenous half-space. The geometryof the rheological layers also plays an important role during the post-seismic interval, when several inter-related processes (poro-elastic effects around the fault plane, afterslipin it, and/or visco-elastic relaxation in the lower crust and/or upper mantle) appear to occur on overlapping time and length scales.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Hydr
o-se
ism
o : M
echa
nica
l Cou
plin
g Be
twee
n Hy
drol
ogic
al a
nd S
eism
olog
ical
Conf
éren
ces• Dubois, L., Feigl, K.L., Komatitsch, D., Àrnadòttir, T. & Sigmundsson, F., 2008. Three-
dimensional mechanical models for the June 2000 earthquake sequence in the SouthIcelandic Seismic Zone, Tectonophysics, 457, 12-29.
• Tahayt, A.; Feigl, K. L.; Mourabit, T. Rigo, A.; Reilinger, R.; McClusky, S.; Fadil, A.;Berthier, E.; Dorbath, L.; Serroukh, M.; Gomez, F.; Sari, D. Ben, 2008, The Al Hoceima(Morocco) earthquake of 24 February 2004, analysis and interpretation of data fromENVISAT ASAR and SPOT5 validated by ground-based observations, Remote Sensing ofEnvironment, doi:10.1016/j.rse.2008.09.015.
• Akarvardar, S., Feigl, K.L. & Ergintav, S., 2007. Ground deformation in an area laterdamaged by an earthquake: monitoring the Avcilar district of Istanbul, Turkey by satelliteradar interferometry 1992 – 1999, Geophys J Int, in second review.
Invitées
Colloques :
Production scientifique depuis le début du projet
L'imagerie à la limite de diffraction des très grands télescopes (ELT) par optiqueadaptative (OA) avec étoile laser (EL) est devenue un outil majeur de
l'astrophysique moderne. L'EL fournit la référence de phase, sauf pour la pente θ.On utilise alors une étoile naturelle pour θ, avec pour le visible une probabilité<~10-7 de la trouver au dessus du plan galactique. L'EL polychromatique(ELP) résout cette difficulté rédhibitoire, en créant une source rayonnant àplusieurs longueurs d'onde. En effet θ est proportionnel à sa dérivée chromatique.On peut donc mesurer θ à partir de l'ELP seule, sans étoile naturelle. Notreprogramme de R&D ELP pour l'Optique Adaptative'' (ELP-OA) est le seul au
monde à ouvrir cette brèche, sur tout le ciel ; cette performance est indispensableà l'astrophysique des objets très faibles, priorité des futurs ELT. L'objectif de ELP-OA est de construire un démonstrateur d'ELP à l'Observatoire de Haute-Provence(OHP), afin d'en mesurer les performances, et de les modéliser en vue des ELT, etaussi des télécommunications interplanétaires. ELP-OA utilise 2 lasers pulsés àcolorant prêtés par le CEA, un projecteur interférométrique, une copie adaptée del'OA de l'ONERA et des algorithmes dédiés pour extraire la mesure de la pentedifférentielle.
Résumé
Étoile laser polychromatiquepour l'optique adaptative
Renaud Foy
35
Acronyme ELP-OAEdition 2005Durée du projetFinancement 430 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 140,4
Autres IT : 120,6Recrutés :
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Optique adaptative• Étoile laser• Imagerie• Turbulence atmosphérique• Laser
FOY, Renaud, CRAL, CNRS UMR 5574 / Observatoire de Lyon - UCB-Lyon 1 - LE VAN SUU, Auguste,Observatoire de Haute-Provence, CNRS USR 2207 - TALLON, Michel, CRAL, CNRS UMR 5574 /Observatoire de Lyon - UCB-Lyon 1 - VEILLET, Christian, Société Télescope Canada-France-Hawaï
Image formée par le projecteur interférométrique dans la mésosphère. Base : √3/2 m,diamètre d'une ouverture : 0.05 m.
le programmeblanc
36
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursOptimisation de l'interaction laser-sodium dans la mésosphère pour maximiser le flux rétrodiffusé à 330nm. Mesure de la différence de position entre les composanteschromatiques de l'ELP à ±0.002", d'où l'invention d'un projecteur original, interférométrique (breveté en 2008). Mise en œuvre au télescope de 1,52m de l'OHP de 2chaînes laser du CEA (<P> ~ 2*34W, P~2*80kW), et transfert de savoir-faire CEA ------ >>CNRS. Algorithmes de mesure de la pente différentielle de la surface d'onde. Organisation : programme complexe (lasers, projecteur, OA pour l'UV), en collaboration avec des organismes non partenaires (CEA, ONERA), plus non remplacements depostes
Résultats majeursConfirmation que l'excitation à 2 photons du sodium mésosphérique est « la » solution par rapport à l'excitation à 1 photon. Redéfinition après expertise de la configurationlasers, grâce à la collaboration du CEA, et signature d'une convention CEA-CNRS de prêt des équipements lasers nécessaires. Transport du faisceau laser jusqu'au télescopepar miroirs à incidence constante. Invention du projecteur laser interférométrique pour améliorer par un facteur ~10 la précision de mesure de θ. Étude démontrant lafaisabilité de l'OA jusqu'à 330 nm, en collaboration avec ONERA. Découverte d'un algorithme type « problème inverse » pour restaurer la surface d'onde à partir d'une image.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Étoi
le la
ser
poly
chro
mat
ique
pou
r l'o
ptiq
ue a
dapt
ativ
e
Conf
éren
ces• Rondeau, X., Thiébaut, É, Tallon, M., Foy, R. : 2007, "Phase retrieval from speckle
images", JOSA A 24, 3354• Blazit, A., Rondeau, X., Thiébaut, É, Abe, L., Bernengo, J.-C., Clausse, J.-M., Dubois,
J.-P., Foy , R., Mourard, D., Patru, F., Spang, A., Tallon-Bosc, I., Tallon, M., Tourneur,Y., Vakili, F.: 2007, "New Generation Photon-Counting cameras: Algol and CPng", Appl.Opt. 47, 1141
Brevets : N° 0854813 déposé le 15/07/08
Invitées•Foy, R. 2007, « Why laser guide stars (LGS) ? The cone
effect ; the tilt indetermination and the polychromaticLGS », in « Cosmic Physics », ed. Y.Y. Balega SAO souspresse
Colloques : 7
Production scientifique depuis le début du projet
Résumé
Mécanismes de précipitation de carbonatede calcium dans les biofilms photosynthétiques
Pascale Gautret
37
Acronyme CYANOCARBOEdition 2005Durée du projetFinancement 222 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 72
Autres IT : 14,4Recrutés : 12
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Biocalcification• Cyanobactéries• Chloroflexus-like bacteria• Métabolismes photosynthétiques• Signatures biogéochimiques
GAUTRET Pascale, Institut des Sciences de la Terre d’Orléans (ISTO), UMR 6113 CNRS - Universitéd’Orléans, Orléans - DE WIT Rutger, Laboratoire Ecosystèmes lagunaires (ECOLAG). UMR 5119, CNRS -IFREMER - IRD - Université de Montpellier II
Images cryo-MEB et MET de particules carbonatées précipitées dans un biofilm àChloroflexus
le programmeblanc
Le projet vise à élucider les mécanismes de biocalcification dans les biofilmsphotosynthétiques complexes d’un lac hypersalé (La Laguna de Chiprana,
Espagne) par une approche multidisciplinaire écophysiologique, microbiologique,microstructurale et biogéochimique. Ces biofilms se composent essentiellement decyanobactéries et de Chloroflexus-like bactéries (photosynthèse oxy- etanoxygènique, respectivement). La diversité taxonomique et le fonctionnementdes ces communautés ont été étudiés en détail, pour déterminer leurscontributions respectives à la photosynthèse et à la respiration et identifier desdifférences de comportement (migrations) en réaction à la lumière. Lescarbonates sont préférentiellement localisés dans un film, à la base des biofilmsphotosynthétiques. Ce sont des grains de taille individuelle de 2 à 5µm,
précipités au contact de surfaces organiques produites par ou héritées des micro-organismes des tapis, indépendamment de ces organismes (organominéraux). Ilscontiennent une abondante matrice organique et également de nombreux virusDans des tapis clairement dominés par l’un ou l’autre des 2 types decommunautés, il a été possible de mettre en évidence des différences decompositions biochimiques des substances extracellulaires (EPS), étroitementliées à des différences de teneurs en cations (Mg2+, Ca2+) des eauxinterstitielles et des minéraux précipités. Les processus de calcification, initiés parla photosynthèse, sont également très fortement influencés par la composition desmatières organiques présentes dans les microalvéoles des biofilms.
38
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursLa diversification taxonomique des biofilms, inattendue, a motivé des adaptations de notre stratégie, afin de conduire une étude comparative (nombre d’échantillonsbeaucoup plus grand que initialement prévu) ; La partie expérimentale à méso échelle, a été retardée (problème de mise en place des cultures BGC) remplacée par lacaractérisation de carbonates expérimentaux produits dans les EPS naturels (sans les micro-organismes) ; Les analyses de composés organiques intraminéraux ne sont pasterminées, notamment celles de leurs signatures ∂13C/12C par HPLC-irMS en raison du départ du laboratoire de la personne en charge des analyses.
Résultats majeursL’identification des micro-organismes et virus associés aux CaCO3 (microscopies, analyse des empreintes génétiques et des pigments photosynthétiques) du fonctionnementdes communautés (1ère réalisation de mesures FIRe in situ sur biofilms à Chloroflexus-like bacteries). L’inclusion de virus dans les grains de CaCO3 est clairement établiepour la 1ère fois par trois techniques de microscopie indépendantes. La relation entre la teneur des minéraux en Ca2+, Mg2+ et la composition taxinomique des biofilmsest démontrée. Des carbonates produits in vitro dans des EPS extraits d’un biofilm ont été caractérisés pour déconvoluer les impacts des paramètres biologiques (métabolismesbactériens) et abiotiques (matières organiques solubles et pseudo-solubles).
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Méc
anis
mes
de
préc
ipita
tion
de c
arbo
nate
de
calc
ium
dan
s le
s bi
ofilm
s
Conf
éren
ces• Tresse, O., de Wit, R., Cassisa, V., Le Pennec, G., Haras, D., Federighi, F. (2008) Natural
bacterial biofilms in the Environment. In : G. V. Kurladze (Eds) Environmental MicrobiologyResearch Trends. pp. 99-135.
• De Beer, D. Bissett, A., de Wit, R., Jonkers, H., Köhler-Rink, S., Nam, H., Hyo Kim, B.,Eickert, G., Grinstain, M. (2008). A microsensor for carbonate ions suitable formicroprofiling in freshwater and saline environments. Limnology and Oceanography:Methods 6, 532-541.
Invitées
Colloques : 9
Production scientifique depuis le début du projet
Le projet TCCYFLAM vise à une meilleure compréhension des processusd’altération chimique à grande échelle (continentale) dans les milieux tropicaux
humides. L’altération continentale est en effet un processus qui consomme du CO2atmosphérique et qui est particulièrement sensible aux changementsenvironnementaux d’origine anthropique (changement climatique, changementsd’utilisation des sols). Nous envisageons dans le cadre de ce projet la constructiond’un modèle couplé de la biosphère continentale, de l’altération chimique dessurfaces continentales et de l’hydrologie applicable à un bassin versant de taillecontinentale. Ce modèle nécessite l’estimation des flux d’eau verticaux et des
volumes des différents réservoirs, afin de pouvoir décrire les processus d’altérationprincipaux, et de quantifier le piégeage de carbone atmosphérique et les flux deséléments chimiques majeurs. Les flux d’eau et le volume des réservoirs serontestimés à partir de données in-situ et de données spatiales, données de radaraltimétrique et images spatiales, couplées avec une modélisation directe et inversede routines de propagation de flux : proGUM et HEVa. La dynamique de l’altérationsera simulée à l’aide du modèle numérique WITCH qui utilise des lois cinétiquesde dissolution des minéraux, et la dynamique de la végétation à l’aide d’unmodèle numérique qui reproduit la dynamique des biomes.
Résumé
Tropical Carbon Cycle and weathering :coupled Modelling of Spatial and in situ data
(Guyana and Brazilian shiled geochemistry)
Yves Goddéris
39
Acronyme TCYYFLAMEdition 2005Durée du projetFinancement 350 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 111,6
Autres IT : 21,6Recrutés : 36
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Altération• Bassins versants• Environnement tropical• Cycle de l’eau• Télédétection
GODDÉRIS Yves, Laboratoire des Mécanismes et Transferts en Géologie (LMTG), UMR 5563 CNRS - Université Paul Sabatier - IRD, Toulouse - CALMANT Stéphane, Laboratoire d’Etude en Géophysique et Océanographie Spatiales (LEGOS), UMR 5566 CNRS - CNES - IRD - UniversitéPaul Sabatier, Toulouse DARTUS Denis, (IMFT), UMR 5502 CNRS - INP - Université Paul Sabatier, Toulouse HUYNH Frédéric, IRD, Montpellier
Main cation flux to the river in mol/ha/yr calculated by the B-WITCH model for theOrinoco catchment (Roelandt et al., 2008
le programmeblanc
40
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursUne grande partie du projet a été consacrée à la mise au point d’une interface numérique permettant au modèle d’altération des continents de dialoguer avec le modèlebiosphérique et avec l’ensemble des bases de données requises [caractéristiques des sols à l’échelle continentale (ISRIC), données climatiques spatialisées (CRU), cartelithologique]. Le second grand volet a été l’utilisation de données altimétriques satellitaires pour forcer un modèle hydrologique à grande échelle. Pour des raisons dedisponibilités des données, le volet géochimique/végétation a essentiellement concerné le bassin de l’Orénoque, alors que le volet hydrologie spatiale s’est focalisé sur lebassin proche du Rio Négro. Un volet modélisation hydrologique globale a également été développé sur l’Orénoque.
Résultats majeursD’une part, nous avons couplé dans le cadre de ce projet un modèle dynamique de la végétation continentale avec un modèle d’altération des minéraux en milieu continental.Nous avons démontré la faisabilité de l’approche sur un bassin tropical relativement peu anthropisé (l’Orénoque avant Ciudad Bolivar). Le modèle couplé reproduit laconcentration moyenne en cations majeurs exportés annuellement par l’Orénoque, et donc la consommation de CO2 atmosphérique par dissolution de minéraux (carbonateset silicates). L’expérience acquise dans la modélisation à grande échelle de l’altération a également été utilisée pour des applications paléoclimatologiques. D’autre part, levolet utilisant les données d’altimétrie spatiale a montré la faisabilité de la méthode pour reconstruire l’hydrologie d’un grand bassin, via le calage sur des stationshydrologiques réelles.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Trop
ical
Car
bon
Cycl
e an
d w
eath
erin
g
Conf
éren
ces• Goddéris Y., François L.M., Probst A., Schott J., Moncoulon D., Labat D., Viville D.
Geochimica Cosmochimica Acta, 70, 1128-1147, 2006.• Roux E, Cauhopé M, Bonnet M-P, Calmant S, Vauchel P., Seyler F. (2008) Hydrological
Sciences Journal – Journal des Sciences Hydrologique, 53(1), 2008.• GODDERIS Y., DONNADIEU Y., TOBOMZAFY M., DESSERT C., (2008) Geoderma, 145, 439-
448.• LE HIR G., DONNADIEU Y., GODDÉRIS Y., PIERREHUMBERT R.T., HALVERSON G.P.,
MACOUIN M., NÉDÉLEC A., RAMSTEIN G., (2008). Earth and Planetary. Science Letters,accepted
• LEON JG, CALMANT S, SEYLER F, BONNET MP, CAUHOPE M, FRAPPART F, FILIZOLA N,FRAIZY P., Journal of hydrology, 328, 481-496, 2006.
• GODDERIS Y., DONNADIEU Y., (2008) Earth Nature (brief communication arising), in press
Invitées•Goddéris Y., ESF-COST. Waterlife conference. Taormina,
Sicilia, October 2008. •Goddéris Y., Donnadieu Y., Pierrehumbert R.T., Dromart
G., Fluteau F., Jacob R., de Vargas C., EGU generalassembly Vienna 2007.
•Roelandt C., Goddéris Y., Bonnet MP, Sondag F., 2008.Goldschmidt 2008 conference, Vancouver.
Colloques : 12
Production scientifique depuis le début du projet
L’érosion et le transport par les rivières étant une des sources essentielles deséléments chimiques à l’océan, la remise en suspension de matériel sédimenté
et les forts mélanges d’eau aux embouchures des fleuves favorisent les échangesde ces éléments entre terre et mer. Le projet AMANDES étudie les échangescontinent-océan au niveau d’une marge passive, siège de l’embouchure del’Amazone. Il s’agit de quantifier les apports d’éléments chimiques vers l’océan,à l’aide d’une approche couplant modèle dynamique et traceurs chimiques etisotopiques. Dans le cadre des 3 années de financement ANR, nous avons (i)développé et mis en oeuvre des protocoles de mesure de nouveaux traceurs pour
les partenaires concernés (isotopes du Pa, du Ra, du Be), (ii) réalisé 4 campagnesen mer de 12 j chacune avec déploiement de mouillages sur l’ANTEA, dans 4contextes hydrologiques différents, entre octobre 2007 et juillet 2008 (AMANDESI et II au large de la Guyane, AMANDES III et IV sur le plateau amazonien, enterritoire brésilien), (iii) développé un modèle numérique calibré, qui permet dedécrire la dynamique du système amazonien en complément des observations descampagnes in situ. Les mesures de traceurs sont en cours, ainsi que l’exploitationdes données dynamiques (courantométrie). Le couplage de l’ensemble produira àterme une approche quantitative des apports amazoniens à l’Atlantique.
Résumé
AMazon-ANDEANS : Weathering and transportof elements at a crucial land-sea interface
Catherine Jeandel
41
Acronyme AMANDESEdition 2005Durée du projetFinancement 386 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 104
Autres IT : 35Recrutés : 36
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Echange continent/océan• Apports fluviaux Amazone• Mélange estuarien• Dynamique circulation• Géochimie traces et isotopes.
JEANDEL Catherine, CNRS, Laboratoire d’Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiale (LEGOS), UMR 5566, CNRS- CNES – Université Paul Sabatier – IRD, Toulouse - SEYLER Patrick, IRD, Laboratoire des Mécanismes et Transferts en Géologie (LMTG), UMR 5563 CNRS- Université Paul Sabatier - IRD, Toulouse HAMELIN Bruno, Centre Européen de Recherche etd’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (CEREGE), UMR 6635 CNRS – Université Paul Cézanne – Université de Provence.
Masses d’eau identifiées dans les couches de surface (0-400 m) dans le cadre de AMANDES I.
le programmeblanc
42
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursPour les questions traitant des interfaces (ici continent/océan mais aussi solide/liquide), les réponses ont nécessité le couplage entre les données dynamiques, leurmodélisation et les données géochimiques sur les sédiments et l’eau. Développement de méthodes analytiques fiables permettant de réduire les volumes d’eau collectés enmer afin d’améliorer la résolution des mesures, dans l’objectif de la meilleure association possible avec les modèles dynamiques. Modélisation de la dynamique côtièredépendant de la bathymétrie, un des enjeux techniques était d’améliorer considérablement celle-ci, très mal connue dans cette région.
Résultats majeursCaractérisation de la forte variabilité saisonnière de la région causée par la plume de l’Amazone sur le plateau continental et des nombreuses masses d’eau présentes sur laverticale, entre 47-53°W et 4-8°N, durant les mois d’octobre 2007 et janvier 2008. Quantification des apports continentaux sur la base des premières mesures d’isotopesdu radium à vie courte, mais qui requièrent des analyses et traitements complémentaires (en cours au laboratoire). Cela permettra de déterminer l’âge des masses d’eau etle temps de transit du panache de l’Amazone au sein de l’Océan Atlantique. Reconstruction complète des bases digitalisées de trait de côte et de bathymétrie. Modélisationhaute résolution et réaliste de la marée océanique et estuarienne, mise en évidence de l’impact de la rugosité de fond et de sa variabilité spatiale sur la distribution dansl’embouchure et l’estuaire.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
AMaz
on-A
NDEA
NS: W
eath
erin
g an
d tr
ansp
ort o
f ele
men
ts a
t a c
ruci
al la
nd-s
ea
Conf
éren
ces• Ollivier P. Claude C., Radakovich O., Hamelin B. 2008. TIMS measurements of 226Ra and
228Ra in the Gulf of Lions, an attempt to quantify submarine groundwater discharge.Marine Chemistry. 109, 337-354.
• Epov, V. N., Rodriguez-Gonzalez, P., Sonke, J. E., Tessier, E., Amouroux, D., Maurice, L.,and Donard, O. F. X., 2008. Simultaneous determination of species-specific isotopicfractionation of Hg by Gas Chromatography coupled to Multicollector ICP-MS. Anal. Chem.,90, 3530-3538.
• Sonke, J. E., Zambardi, T., and Toutain, J. P., 2008. Indirect gold trap – MC-ICP-MScoupling for Hg stable isotope analysis using a syringe injection interface. J. Anal. At.Spectrom. 23, 569-573.
• Guedron, S. M. Grimaldi C. Grimaldi, D. Cossa, D. Tisserand et L. Charlet. 2008. Formergold mined soils as a source of methylmercury: Evidence from a small scale watershed ofFrench Guiana. Environ. Sci. Technol. Sous presse.
• Lacan F., Radic A., Jeandel C., Poitrasson F., Sarthou G., Pradoux C., Freydier R. IsotopicComposition of dissolved Iron in the Ocean, Geophys. Res. Let., Sous presse.
• Jeandel C., Pradoux C., Venchiarutti C., Lacan F., Riotte J. Extracting the Ra/Ba, REE, Th, Paand U from the same sample by using a unique chromatographic column. – Geostandardsand Geoanalytical Research, Accepté.
Invitées•4 Séminaires invités au Brésil: 14 mai 2007, CNPq,
Brasilia ; 15 mai 2007, Univ Sao Paolo et IPEN, SaoPaolo ; 15 mai 2007 : Brasilian Navy , Niteroi et Univ.Fluminesce, Rio de Janeiro
•17A sessao ordinaria da Academia Brasileira de Ciencasem Recife, Recife, Brésil, 18 mai 2007.
•American Geophysical Union, San Francisco 2007•The Seventh International Workshop on Unstructured
Mesh Numerical Modelling of Coastal, Shelf & OceanFlows/, Halifax, Nova Scotia, Canada, septembre 2008.
Colloques : 7
Production scientifique depuis le début du projet
Le projet IDEGLACE s’intéresse à l’impact de la fonte des calottes glaciaires sur lesclimats européen et méditerranéen et la végétation de cette région. Deux
périodes sont étudiées : (i) le début de la dernière glaciation, entre 21000 et 16000ans avant aujourd’hui, est étudié grâce à des reconstructions de la végétation, duclimat et des décharges d’eau douce liées à la fonte de la calotte glaciaireeuropéenne et grâce à des simulations numériques du climat glaciaire et des étudesde sensibilité à des décharges d’eau douce en Atlantique Nord, et (ii) la périodefuture est étudiée par simulation numérique utilisant des modèles de climat decomplexités différentes, couplés ou non à des modèles de calottes polaires.
Pour ces deux périodes, nous avons étudié non seulement les variations de climatmoyen, mais aussi les changements de variabilité, en particulier en termes dezones de passages dépressionnaires, élément important du climat européen etméditerranéen. Le climat sur les calottes polaires elles-mêmes, conditionnant leuréventuelle fonte, a également été simulé à haute résolution. Enfin, l’impact deces changements climatiques sur la végétation sera évalué en toute fin de projet.Celle-ci sera aussi mise à profit pour comparer modèles et données pour le débutde la dernière déglaciation et impact des décharges d’eau douce pour des climatspassés et futurs.
Résumé
Impact de Décharges d’Eau douce provenant de laGLace continentale sur le Climat
Européen et méditerranéenMasa Kageyama
43
Acronyme IDEGLACE Edition 2005Durée du projetFinancement 260 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 115
Autres IT : 13Recrutés : 54
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnementMots clés • Interactions climat-cryosphère
• Déglaciation• Modélisation climat global• Antarctique• Groenland• Variabilité haute résolution
KAGEYAMA Masa, Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE), UMR 1572 CNRS - CEA - UVSQ - Saclay et Gif sur Yvette - RITZ Catherine, Laboratoirede Glaciologie et Géophysique de l’Environnement - EYNAUD Frédérique, Environnements et Paléoenvironnements Océaniques (EPOC), UMR 5805 CNRS - UniversitéBordeaux 1 - LI Laurent, Laboratoire de Météorologie Dynamique
L’Europe au début de la dernière déglaciation (calottes glaciaires en blanc) et sitesétudiés (étoiles rouges)
le programmeblanc
44
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursPas de verrou majeur mais du retard dans l’acquisition des données et l’exécution des simulations numériques. Ce projet se serait parfaitement déroulé sur 4 ans, ce quin’était pas prévu à l’époque.
Résultats majeurs• Reconstructions climatiques haute résolution entre le Dernier Maximum Glaciaire et l’événement de Heinrich 1 (débâcles de la calotte européenne, végétation en Merd’Alboran et en Albanie, reconstructions climatiques sur ces sites et le sud-ouest de la France (spéléothèmes).• Modélisation des instabilités des calottes glaciaires en configuration idéalisée, simulation du climat glaciaire pour le Dernier Maximum Glaciaire et sensibilité à desdécharges d’eau douce (événement de Heinrich 1), comparaisons aux données en cours.• Modélisation du climat et des calottes glaciaires futures, simulations climatiques haute résolution pour les climats du Groenland et de l’Antarctique.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
: Im
pact
de
Déch
arge
s d’
Eau
douc
e pr
oven
ant d
e la
GLa
ce c
ontin
enta
le
Conf
éren
ces• Charbit S., D. Paillard, G. Ramstein (2008), Amount of CO2 emissions irreversibly leading
to the total melting of Greenland, Geophys. Res. Lett., 35, L12503,doi:10.1029/2008GL033472.
• Eynaud, F., S. Zaragosi, J. D. Scourse, M. Mojtahid, J. F. Bourillet, I. R. Hall, A. Penaud, M.Locascio, and A. Reijonen (2007), Deglacial laminated facies on the NW Europeancontinental margin: The hydrographic significance of British-Irish Ice Sheet deglaciationand Fleuve Manche paleoriver discharges, Geochem. Geophys. Geosyst., 8, Q06019,doi:10.1029/2006GC001496.
• Krinner, G., B. Guicherd, K. Ox, C. Genthon, and O. Magand, 2008. Simulations of Antarcticclimate and surface mass balance change from 1981-2000 to 2081-2100. J. Climate, 21,938–962.
• Laîné, A., M. Kageyama, D. Salas-Mélia, A. Voldoire, G. Rivière, G. Ramstein, S. Planton,S. Tyteca, J.Y. Peterschmitt, 2008. Northern hemisphere storm tracks during the Last GlacialMaximum in the PMIP2 Ocean-Atmosphere coupled models: energetic study, seasonalcycle, precipitation, Climate Dynamics, DOI: 10.1007/s00382-008-0391-9.
• Naughton, F., Sánchez Goñi, M.F., Desprat, S., Turon, J.-L., Duprat, J., Malaizé, B., Joly, C.,Cortijo, E., Drago T., and Freitas, M.C., 2006. Present-day and past (last 25 000 years)marine pollen signal off western Iberia. Marine Micropaleontology, 91-114.
• Ramstein, G., M. Kageyama, J. Guiot, H. Wu, C. Hély, G. Krinner, S. Brewer, 2007. Howcold was Europe at the Last Glacial Maximum? A synthesis of the progress achieved sincethe first PMIP model-data comparison, Clim. Past, 3, 331-339
Invitées•Kageyama, M. et P. Braconnot: INQUA (International
Union for Quaternary Research) Congress 2007.Comparing model results and paleoclimatereconstructions: Examples from the PaleoclimateModelling Intercomparison Project.
•Kageyama, M. M. R. Alkama, A. Laîné, ICP(International Conference on Paleoceanography) 9thconference, septembre 2007. Sensitivity of the glacialcontinental climate the ocean state, sensitivity of theglacial ocean state to continental hydrology: amodelling study
•Kageyama, M. Teleconnections in a glacial world: amodelling study with the IPSL model. Final RESOLuTIONworkshop, Bordeaux, Septembre 2008.
Colloques : 11
Production scientifique depuis le début du projet
L’objectif était le développement d’une nouvelle méthode pour quantifier lavariabilité de l'hydrologie de l'Atlantique nord dans le passé par l’étude des
foraminifères fossiles déposés dans les sédiments. Contrairement aux méthodesclassiques liant statistiquement les isotopes, la géochimie et la distribution desespèces de foraminifères à l’hydrologie de surface, nous prenons en compte dansForclim leurs contraintes biologiques, modélisées à partir d’études en laboratoire.
Ce modèle permet de prédire la saisonnalité de 8 espèces prépondérantes, et leurprofondeur d’habitat. Il a été testé dans le cadre de Forclim sur des faunespêchées in-situ à différentes saisons, et à partir de l’étude de pièges à sédiment.Notre approche reproduit bien mieux les restes fossiles prélevés en sommet dessédiments. Ces résultats ont été validés déjà par deux publications dans lalittérature spécialisée.
Résumé
Températures et salinité en Atlantique nordpar l'analyse spécifique, géochimique et isotopique
des foraminifèresLaurent Labeyrie
45
Acronyme FORCLIMEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 399 984 €
Personnels (H-m) C + EC + IR : 200Autres IT : 68Recrutés : 62
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Paléocéanographie• Foraminifères• Modélisation• Ecophysiologie• Hydrologie
LABEYRIE Laurent, Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (CNRS) - JORISSEN Frans,Laboratoire des Bio-Indicateurs Actuels et Fossiles (BIAF), Université d’Angers - ANSCHUTZ Pierre,Environnements et Paléoenvironnements Océaniques (EPOC), UMR 5805 CNRS - Université Bordeaux 1
Abondance totale des foraminifères observées (Bé & Tolderlund 1971) et simulées parle modèle
le programmeblanc
46
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursLe modèle a été développé à l’échelle de l’individu. Pour passer à la population (avec prise en compte de la reproduction et de la prédation), il faut suivre la dynamique decroissance au sein d’une masse d’eau. Une campagne océanographique a été demandée en parallèle avec le dépôt de Forclim. Classée en priorité 1 depuis plus d’un an,elle n’a toujours pas été programmée : elle est prévue maintenant sur un navire espagnol en avril 2009, 4 mois avant la fin du projet ANR ! Les moyens océanographiques,très insuffisants en France, sont en priorité utilisés pour les projets propres de l’IFREMER ou de l’INSU, les gestionnaires de la flotte.
Résultats majeursNon seulement l’ensemble des objectifs prévus initialement et financés par l’ANR sera atteint mais notre bilan sera bien supérieur. La collaboration lancée entre les biologistesde Villefranche/Mer, spécialistes du plancton, et les micropaléontologistes et isotopistes de Gif, Angers et Bordeaux, a permis une avancée unique au niveau international :l’utilisation de modèles écophysiologiques du plancton pour contraindre l’habitat des foraminifères, outil de base des reconstitutions paléocéanographiques. Les mesuresgéochimiques et isotopiques réalisées sur leurs coquilles déposées dans les sédiments devraient maintenant permettre de reconstruire quantitativement les changementshydrologiques passés, tant au niveau de la saison que de la profondeur.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Tem
péra
ture
s et
sal
inité
en
Atla
ntiq
ue n
ord
par
l'ana
lyse
spé
cifiq
ue
Conf
éren
ces• Fontanier C., Jorissen F.J., Michel E., Cortijo E., Vidal L., Anschutz P., 2008. Stable oxygen
and carbon isotopes of live (stained) benthic foraminifera from Cap-Ferret Canyon (Bay ofBiscay). Journal of Foraminiferal Research, 38/1, 39-51.
• Lombard F., Laurent Labeyrie, Elisabeth Michel, Howard J. Spero, and David W. Lea, 2008Modelling the temperature dependent growth rates of planktic foraminifera. MarineMicropaleontology, sous presse.
• Lombard F., Erez, J., Michel E., Labeyrie L, 2009 Temperature effect on respiration andphotosynthesis of the symbiont-bearing planktonic foraminifera Globigerinoides ruber,Orbulina universa, and Globigerinella siphonifera Limnol. Oceanogr., 54(1), sous presse
• Retailleau S., Howa H., Schiebel R., Lombard F., Eynaud F., Schmidt S., Jorissen F.,Labeyrie L. Planktic foraminiferal production along an offshore-onshore transect in thesouth-eastern Bay of Biscay. Continental Shelf Research, sous presse.
• Schmidt S., Howa H., Mouret A., Lombard F., Anschutz P., Labeyrie L. Particle fluxes andrecent sediment accumulation on the Aquitanian margin of Bay of Biscay, Continental ShelfResearch, sous presse.
• Anschutz P. Chaillou . Deposition and fate of reactive Fe, Mn, P and C in suspendedparticulate matter in the Bay of Biscay. Continental Shelf Research, sous presse.
Invitées•2008 EGU General Assembly 2008, Vienne•XI International Symposium on Oceanography of the
Bay of Biscay, San Sebastian, April 2008.•The Micropalaeontological Society’s Foraminifera and
nanofossil groups joint spring meeting, Tuebingen, May2008.
•4th International Zooplankton Production Symposium(Hiroshima June 2007)
Colloques : 20
Production scientifique depuis le début du projet
La recherche et l'étude des systèmes planétaires extrasolaires constituent unenjeu majeur de l'astronomie d'aujourd'hui. Notre projet vise 1) à exploiter
intensivement les instruments disponibles de vélocimétrie et d’imagerie hautcontraste pour détecter et caractériser les systèmes planétaires dans leur diversitéet en déduire des contraintes sur les processus de formation et d’évolution de cessystèmes; 2) à assurer la préparation scientifique des instruments à venir: le VLT-PF/SPHERE, instrument de recherche en imagerie directe, CoRoT, projet spatial
qui permettra la découverte de nouveaux systèmes planétaires en transit, etPRIMA sur le VLTI ; 3) à affiner les modèles d’atmosphères et à développer desoutils d’interprétation des données en imagerie (sol et espace) et 4) à développerun composant spécifique pour les grands contrastes qui permettra d’améliorer lesperformances de NACO sur le VLT en terme de capacité de détection de planètesextrasolaires.
Résumé
Les exoplanètes à l’horizon 2008 :observations et interprétation
Anne Marie Lagrange
47
Acronyme ExoplanètesEdition 2005Durée du projetFinancement 550 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 186
Autres IT : 6Recrutés : 155
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Exoplanètes• Systèmes Planétaires• Atmosphères• Observations• Modélisations
A.-M. LAGRANGE, Laboratoire d’astrophysique Observatoire de Grenoble - C. MOUTOU, Laboratoired’Astrophysique de Marseille - F. ALLARD, Centre Recherches Astronomie de Lyon/ ENS Lyon - A.BOCCALETTI, Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique
Possible planète autour de beta Pictoris. Le candidat compagnon se trouve à 0.4 arcsec aunord-est de l'étoile. Données ESO/VLT/Naco. Bande L'. Lagrange et al (2008).
le programmeblanc
48
Verrous scientifiques et technologiques, ou points durs• Observations/instrumentation: 1) obtenir des images de très bonne qualité, à haute résolution spatiale et très haut contraste, de manière à détecter le signal lumineuxd'une planète, «noyé» dans celui de son étoile mère ; 2) mesurer avec précision les variations de vitesses radiales d'une étoile chaude, en rotation rapide ; 3) distinguer desvariations de vitesse dues à de l'activité stellaire plutôt qu'à une planète.• Modélisations: modéliser avec précision les atmosphères exoplanétaires de manière à offrir des «outils» de détermination des paramètres physiques des planètes détectéesen imagerie haute résolution et haut contraste.
Résultats majeurs• Premières détections de planètes autour d'étoiles chaudes.• Détection en imagerie directe d'une possible planète autour de béta Pictoris.• Premières détections de planètes par Corot et caractérisations spectroscopiques au sol.• Outil en ligne de détermination des paramètres physiques des planètes à partir des observables en imagerie.• Réalisation et tests sur le ciel d'un système de coronographe 4 quadrants dédié à la recherche d'exoplanètes en imagerie directe.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Les
exop
lanè
tes
à l’h
oriz
on 2
008
: obs
erva
tions
et i
nter
prét
atio
n
Conf
éren
ces• Lagrange et al, 2008, A&A, sous presse, arXiv:0811.3583, 'A probable giant planet
imaged in the Beta Pictoris disk'• Lagrange et al, 2008, A&A, sous presse, arXiv:0809.4636; 'Search for planets around
early type stars. VI. Results from the Harps survey'• Desort et al, 2007, A&A, 473, 983, 'Search for exoplanets with the radial-velocity
technique: quantitative diagnostics of stellar activity'• Boccaletti et al. 2008, A&A 482, 939, 'Coronagraphic near-IR photometry of AB Doradus C'• Moutou et al, A&A 488, L27; 'Transiting exoplanets from the CoRoT space mission. V.
CoRoT-Exo-4b: stellar and planetary parameters'• Deleuil et al, A&A 491, 889, 'Transiting exoplanets from the CoRoT space mission. VI.
CoRoT-EXo-3b: the first secure inhabitant of the brown-dwarf desert'
Invitées•"Spirit of Lyot 2007 Conference", June 2007, Berkeley
USA.•ASP Conference Series. Paris, France, 19-21 November,
2008. Edited by J.P. Beaulieu, G. Tinetti and I. Ribas."Direct Imaging of Extrasolar Planets : Overview ofGround and Space Programs"
•International Astronomical Union, IAU Symposium,Suzhou, Chine, Vol. 249, p.3, 'CoRoT: pioneer spacemission for exoplanet transit search'
•Cool Stars, Stellar Systems and the Sun, Cool Stars XV ;July 21-25 2008 - St Andrews, Scotland.
Colloques :
Production scientifique depuis le début du projet
Ce programme s’est attaché à développer les méthodes pour combiner lesrésultats de grands sondages de l’Univers. Ces grands sondages sont sensibles
à la distribution de la matière à différentes époques et à différentes échelles, lescombiner permet d’apporter de nouvelles contraintes sur le scénario d’évolutiondes galaxies et des grandes structures et sur les paramètres cosmologiquesfondamentaux qui décrivent le modèle. Notre approche innovante se base d’unepart sur la confrontation de données qui sont en général analysées séparément,et d’autre part sur l’adaptation des recherches récentes en mathématiquesappliquées à ce type de problème. Nous utilisons l’observation de la distributiondes galaxies en grandes structures jusqu’à de très grandes distances, l’observationdu cisaillement gravitationnel, et l’observation des anisotropies du fond diffus
cosmologique, observations effectuées dans le cadre des grands projets que nousdéveloppons depuis plusieurs années: VVDS, CFHTLS, Archeops-Planck. Laconfrontation de ces observations permet de tester le paradigme cosmologiqued’émergence des structures, de mettre à l’épreuve la théorie de la RelativitéGénérale sur laquelle il est basé, et de briser les dégénérescences liées à l’effet decombinaisons de paramètres. Dans cette collaboration entre astrophysiciens etmathématiciens, nous avons adapté et développé un nouvel outil statistique PMC(Population Monte Carlo) plus efficace que les outils classiques (MCMC). Enutilisant cet outil plusieurs résultats importants ont été obtenus sur la mesure dumodèle cosmologique, et de nouveaux résultats sont en préparation.
Résumé
Exploration du modèle cosmologique parfusion statistique de grands relevés hétérogènes
Olivier Le Fèvre
49
Acronyme ECOSSTATEdition 2005Durée du projetFinancement 450 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 112
Autres IT : 36Recrutés : 72
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Cosmologie• Méthodes statistiques• Grandes structures de l’Univers• Lentilles gravitationnelles• Fond diffus cosmologique
LE FÈVRE, Olivier, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, CNRS UMR 6110, OAMP - ROBERT Christian, Centre de Recherche en Mathématiques de la Décision CNRS UMR 7534, UniversitéParis-Dauphine - CAPPÉ Olivier, Laboratoire Traitement et Communication de l'Information CNRS UMR5141, GET Télécom Paris - BOUCHET François, Institut d’Astrophysique de Paris, CNRS, UPMC
Contraintes sur les paramètres du modèle cosmologique obtenus en combinant weak len-sing (Lens), Supernovae (SN) et fond diffus cosmologique (CMB)
le programmeblanc
50
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursLa collaboration entre astrophysiciens et mathématiciens/statisticiens s’est avérée difficile à mettre en place au début du programme, de par la nécessité d’établir un langagecommun et de définir des objectifs compris de tous. Passée cette étape, la collaboration a été très fructueuse. Le bouclage final du projet va demander une nouvelle étapede convergence entre les différents partenaires, qui n’ont pas forcément les mêmes objectifs : les mathématiciens souhaitant développer et valoriser de nouveaux outilsstatistiques polyvalents et efficaces, alors que les astrophysiciens souhaitent utiliser ces outils pour effectuer des mesures cosmologiques. Ces difficultés sont mineures, etn’ont pas empêché ce programme d’être très productif, probablement au-delà de nos espérances.
Résultats majeursNous avons établi une nouvelle méthode statistique d’analyse de la vraisemblance d’un jeu de données complexes. Ce « Population Monte Carlo » (PMC) permet d’être plusefficace que les méthodes standards de type MCMC (Wraith et al., in press). Nous avons appliqué ces méthodes à une analyse conjointe utilisant les données de lentillegravitationnelles faible du CFHTLS-Wide, les mesures de supernovae de type Ia, et le fond diffus cosmologique WMPA5 pour produire des mesures des paramètres du modèlecosmologique parmi les meilleures disponibles (Kilbinger et al., in press). Par ailleurs, nous avons utilisé les mesures de redshifts du VVDS pour produire la première contraintesur le taux de croissance des structures sur la moitié de l’âge de l’Univers, à partir de la distribution des galaxies (Guzzo et al., 2008).
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Expl
orat
ion
du m
odèl
e co
smol
ogiq
ue p
ar fu
sion
sta
tistiq
ue d
e gr
ands
rel
evés
Conf
éren
ces• Cosmic shear analysis with CFHTLS deep data, Semboloni, E.; Mellier, Y.; van Waerbeke,
L.; 2006, A&A, 452, 51• A test of the nature of cosmic acceleration using galaxy redshift distorsions, Guzzo, L.;
Pierleoni, M.; Meneux, B.; Branchini, E.; Le Fèvre, O.; Marinoni, C.; et al., 2008, Nature,451, 541
• The VIMOS VLT Deep Survey: Testing the gravitational instability paradigm at z ~ 1,Marinoni, C.; Guzzo, L.; Cappi, A.; Le Fèvre, O., et al., 2008, A&A, 487, 7
• The Vimos VLT deep survey. Global properties of 20 000 galaxies in the IAB < 22.5 WIDEsurvey, Garilli, B.; Le Fèvre, O.; Guzzo, L.; et al., 2008, A&A, 486, 683
• Dark energy constraints and correlations with systematics from CFHTLS weak lensing, SNLSsupernovae Ia and WMAP5, M. Kilbinger, et al., 2008, A&A, in press.
Invitées•2007, ASP Conference Series, 379, 138•Conférence “Galaxies and structures through cosmic time,
Venise Mars 2006, http://dipastro.pd.astro.it/venice06/•Vulcano Workshop 2006 "Frontier Objects in Astrophysics
and Particle Physics", May 2006.•2007, AAS/AAPT Joint Meeting, American Astronomical
Society Meeting 209•Colloque A Century of Cosmology, Venise, Sept. 2007
Colloques : 20
Production scientifique depuis le début du projet
Dans le cadre de la préparation des futures missions de recherche et d’analysedirecte d’exoplanètes depuis le sol (projet Antarctique) ou depuis l’espace
(Darwin), notre équipe est impliquée dans le développement de fonctionsoptiques pour l’interférométrie infrarouge à haut contraste (interférométrie enfrange noire). Elle occupe, dans ce domaine, une position de pointe en Europe. Lamotivation scientifique est très forte (tenter d’apporter une première réponse
scientifique à la question « Y a-t-il de la vie ailleurs que sur Terre dansl’Univers ? »), mais la réalisation technique est très difficile. C’est à ce dernierpoint que nous nous sommes attaqués, réalisant la première étape d'uninterféromètre annulant de grandes performances (valeur du facteur annulant etde sa stabilité)
Résumé
Simulateur d’Environnement Thermiquepour le Test d’Instruments interférométriques
de Nouvelle GénérationAlain Léger
51
Acronyme SETTINGEdition 2005Durée du projet 24 moisFinancement 350 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 126
Autres IT : Recrutés : 18
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Planètes extra-solaires• Exo-biologie• Interférométrie• Atmosphères planétaires • Projet Darwin
LEGER Alain, OLLIVIER Marc, LABEQUE Alain, CHAZELAS Bruno, Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS),Orsay - COUDE du FORESTO Vincent , LESIA Observatoire de Paris-Meudon
Vue générale de l'interféromètre annulant SETTING
le programmeblanc
52
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursObtenir une très grande stabilité de l’instrument permettant de séparer la lumière de l’étoile de celle de l’exoplanète (interféromètre annulant).
Résultats majeursStabilisation d’un interféromètre annulant sur des temps de plusieurs heures (absence de terme en 1/f dans le bruit du signal de sortie). Nous avons obtenu un taux moyende rejection de 3 10-4 (soit une visibilité interférométrique de 99,97 %) et un écart type de 1.5 10-5.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Sim
ulat
eur
d’En
viro
nnem
ent T
herm
ique
Conf
éren
ces• How to Oxidize Atmospheric CH4? - a Challenge for the Future - B. Chazelas , A. Léger, M.
Ollivier - Science of the Total Environment 354, 292-294 (2006) • Instrumental stability requirements for exoplanet detection with a nulling interferometer -
B.Chazelas, F. Brachet, M. Ollivier, B. Mennesson, O. Absil, A. Labèque, C. Valette, P.Bordé, A. Léger. Applied Optics 45, 984-992 (2006)
• Could we Identify Hot Ocean-Planets with CoRoT, Kepler and Doppler Velocimetry ?F. Selsis, B. Chazelas, P. Bordé, F. Bouchy, J.-M. Grießmeier, H. Lammer, C. Sotin, O.Grasset, D. Ehrenreich, Moutou, P. Barge, M. Deleuil, D. Mawet, D. Despois, M. Ollivier, F.Brachet, C. J. Kasting, A. Léger - Icarus, 191, 453–468 (2007)
• Stabilising a nulling interferometer using optical path difference ditheringP. Gabor, B. Chazelas, F. Brachet, M. Ollivier, M. Decaudin, S. Jacquinod, A. Labèque & A.Léger - Astronomy & Astrophysics, 483, 365-369 (2008)
Invitées•SPIE conference on Astronomical instrumentation,
Marseille 23-28 Juin 2008
Colloques :
Production scientifique depuis le début du projet
L’augmentation de l’effet de serre induite par les activités humaines conduit laTerre vers un climat plus chaud. Pour comprendre les interactions au sein du
système climatique au cours d’une période chaude, il est indispensable de tirer lesenseignements des variations passées du climat, en combinant nouvellesméthodes de reconstructions à partir des archives climatiques et de simulationsnumériques conduites à l’aide des mêmes modèles que ceux utilisés pour lesprévisions d’évolution future. Ce projet pluridisciplinaire regroupe 4 équipes derecherche qui ont mis à disposition du projet leurs meilleures archives de lavariabilité du climat, leurs laboratoires d’analyse, et leurs capacités demodélisation. Il a ainsi été possible de progresser quant aux réponses à apporteraux cinq questions suivantes :
- Quelle est la gamme des changements de température selon les latitudes enréponse aux changements climatiques de grande échelle pendant les périodeschaudes ?- Quels sont les rétroactions et les effets de seuil de la réponse du climat auxforçages naturels ?- Quels sont les processus contrôlant l’évolution des teneurs atmosphériques engaz à effet de serre pendant les périodes chaudes ?- Y a-t-il eu des événements climatiques abrupts lors de précédentsréchauffements climatiques au-delà du niveau actuel et pourquoi ?- Comment les calottes polaires et le niveau des mers répondent-ils aux variationsclimatiques ? Sommes-nous capables d’expliquer et de simuler les 4 à 6 mètresd’augmentation de niveau marin de la dernière période chaude ?
Résumé
Intégration des contraintes Paléoclimatiques :réduire les Incertitudes sur l’évolution
du Climat des périodes ChaudesValérie Masson-Delmotte
53
Acronyme PICCEdition 2005Durée du projetFinancement 700 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 35,3
Autres IT : 14,7Recrutés : 6
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Changement climatique• Carottes de glace• Sédiments marins• Archives continentales• Modélisation du climat
MASSON-DELMOTTE Valérie, Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE), UMR 1572 CNRS – CEA - UVSQ - PETIT Jean Robert, Laboratoire de Glaciologie et de Géophysique de l’Environnement (LGGE), UMR 5183 CNRS-UJF, Grenoble - SANCHEZ GONIMaria, (EPOC), UMR 5805 CNRS - Université de Bordeaux 1 - TACHIKAWA Kazuyo, (CEREGE), UMR 6635 CNRS - Université Paul Cézanne
Photographie d’une carotte de glace (Crédits : Christian Morel - Our Polar Heritage / CEA)
le programmeblanc
54
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursLes principaux verrous portent sur l’acquisition d’un grand nombre de données très précises sur de petits échantillons issus d’archives naturelles du climat et sur la constructiond’un cadre chronologique commun afin d’exploiter un ensemble d’archives différentes et les confronter aux résultats de simulations climatiques. Côté modélisation, l’un desgrands défis réside dans le couplage entre les différents composants de la machine climatique, et en particulier la modélisation des interactions entre le climat et les calottespolaires.
Résultats majeursLe projet PICC a permis de mettre évidence une forte variabilité (i) de l’intensité, de la durée et de l’évolution de la température antarctique, (ii) de la température de surfaceet du fond des océans, (iii) du dioxyde de carbone et du méthane atmosphérique, et (iv) de la couverture végétale pendant les différentes périodes interglaciaires des derniers800 000 ans. A l’intérieur d’une période interglaciaire, il a permis de caractériser finement les séquences d’évènements ainsi que la variabilité climatique naturelle etd’identifier les mécanismes d’instabilités rapides et de rétroactions climatiques aussi bien aux basses qu’aux hautes latitudes. Il a permis de montrer le couplage étroit entreclimat et cycle du carbone et entre le forçage orbital, le cycle du carbone et la réponse des calottes polaires.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Inté
grat
ion
des
cont
rain
tes
Palé
oclim
atiq
ues
Conf
éren
ces• Loulergue L., A. Schilt, R. Spahni, V. Masson-Delmotte, T. Blunier, B. Lemieux, J.M.
Barnola, D. Raynaud, T.F. Stocker, J. Chappellaz, Orbital and millennial-scale features ofatmospheric CH4 over the last 800,000 years, Nature, 453, 383-386, 2008.
• Duplessy, J. C., D. M. Roche, M. Kageyama, The Deep Ocean During the Last InterglacialPeriod, Science, 316, 89-91, 2007.
• Flesche Kleiven H., C. Kissel, C. Laj, U. S. Ninnemann, T. O. Richter, E. Cortijo, ReducedNorth Atlantic Deep Water Coeval with the Glacial Lake Agassiz Fresh Water Outburst,Science, 2008.
• Leduc G, Vidal L, Tachikawa K, Rostek F, Sonzogni C, Beaufort L, Bard E. Moisturetransport across Central America as a positive feedback on abrupt climatic changes. Nature445, 908-911 (2007).
• J. Jouzel, V. Masson-Delmotte, O. Cattani, G. Dreyfus, S. Falourd, G. Hoffmann, B. Minster,J. Nouet, J.M. Barnola, J. Chappellaz, H. Fischer, J.C. Gallet, S.J. Johnsen, M. Leuenberger,L. Loulergue, D. Luethi, H. Oerter, F. Parrenin, G. Raisbeck , D. Raynaud, A. Schilt, J.Schwander, E. Selmo, R. Souchez, R. Spahni, B. Stauffer, J.P. Steffensen, B. Stenni, T.F.Stocker, J.L. Tison, M. Werner, E.W. Wolff, Orbital and millennial Antarctic climatevariability over the last 800 000 years, Science, 317, 793-796, 2007.
• The Climate of Past Interglacials" (Sirocko, F., Claussen, M., Sánchez Goñi, M.F. & Litt, T.(eds.) /The climate of past integlacials. /Development in Quaternary Science 7, Elsevier,Amsterdam, 2007.)
Invitées•V. Masson-Delmotte, Les glaces polaires, témoins et
acteurs du changement climatique, Sénat, colloque delancement de l’Année Polaire Internationale (2007).
•J. Chappellaz, 320th Xiangshan conference« International Polar Year and future of polar research ?Shanghai, Chine, 2 avril 2008.
•C. Waelbroeck, EPICA Open science conference,Quaternary climate, from pole to pole, Venise, octobre2008.
•Waelbroeck, C., E. Michel, E. Cortijo, J.-C. Duplessy,L. Labeyrie, D. Roche, MARGO project members,Constraints on ocean circulation models from paleodata, conference invitee au Leverhulme ClimateSymposium, Cambridge, UK, Mars 2008.
•V. Masson-Delmotte et co-auteurs, Climate variabilityduring past interglacials, IODP conference, Bremen,Août 2007.
Colloques : 93
Production scientifique depuis le début du projet
Le projet SEISCOPE concerne le développement de méthodes d’imageriesismique fondées sur l’inversion du champ d’onde complet en domaine
fréquentiel pour la caractérisation des propriétés visco-élastiques de milieuxgéologiques avec une résolution de l’ordre de la longueur d’onde. Le problèmeinverse nécessite la modélisation numérique complète des ondes sismiques dansdes milieux hétérogènes 2D et 3D. Les applications visées impliquent des échellesd’exploration aussi variées que l’imagerie de modèles réduits en laboratoire,l’imagerie de la proche surface pour des applications géotechniques, l’imageriede réservoirs de pétrole et de gaz (consortium pétrolier SEISCOPE géréconjointement au projet ANR) et l’imagerie de la croûte terrestre et de la
lithosphére à partir de sources artificielles ou naturelles telles que des téléséismes.Des codes de modélisation et d’inversion massivement parallèles ont étédéveloppés pour des milieux 3D visco-acoustiques, 2D visco-élastiques et 2Dvisco-acoustiques anisotropes. Le banc de mesure de données ultrasoniquesdéveloppé au LCPC est actuellement utilisé pour valider le code d’inversion visco-élastique 2D pour des applications de proche surface dédiées à la détection decavités. L’application du code d’inversion visco-acoustique 3D sur un cassynthétique représentatif à l’échelle de la prospection pétrolière a fourni une despremières évaluations de la faisabilité de ce type d’approche sur des plateformesde calcul à mémoire distribuée.
Résumé
Imagerie sismique multi-échelles/multi-paramètres àpartir de dispositifs « global offset » multi-composantes
Stéphane Operto
55
Acronyme SEISCOPEEdition 2005Durée du projetFinancement 450 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 50,4
Autres IT : Recrutés : 24
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Imagerie et tomographie sismiques• Problèmes inverses • Modélisation numérique des ondes• Banc de mesure ultrasonique• Imagerie proche surface
OPERTO Stéphane, Géosciences Azur, UMR 6526 CNRS - UNSA - UPMC- IRD, Nice Sophia AntipolisLEPAROUX Donatienne, IPGP, Paris - GRANDJEAN Gilles, BRGM, Orléans.
Banc de mesure développé au LCPC. Dispositif expérimental et exemple de point de tir. Lemodèle réduit est un milieu homogène dans lequel une cavité a été introduite.
le programmeblanc
56
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursGrace à des collaborations avec des scientifiques provenant de communautés extérieures aux sciences de la Terre (mathématiques et informatique), nous avons développé lesoutils de modélisation et d’inversion massivement parallèles programmés au début du projet. La principale difficulté concerne l’accès à des moyens de calcul suffisant pourévaluer les méthodes que nous développons. Les moyens de calcul mis à disposition par les mésocentres (SIGAMM) et les centres nationaux (IDRIS) ne nous ont quepartiellement permis d’effectuer les expériences numériques 3D que nous jugions nécessaires pour illustrer les potentialités et limites des méthodes développées.
Résultats majeursUn code de modélisation et d’inversion pour l’imagerie de milieux visco-élastiques 2D a été développé sur des maillages triangulaires non structurés pour prendre en comptedes topographies de géométrie arbitraire. Un protocole multi-échelle robuste a été conçu pour l’imagerie de structures terrestres par inversion combinée des ondes de surfaceet de volume. Un code d’imagerie de milieux visco-acoustiques 3D a été développé et appliqué sur un cas d’étude synthétique représentatif de la prospection pétrolière. Uncode de modélisation en domaine fréquentiel pour des milieux visco-acoustiques anisotropes a été développé. Un banc de mesure de données ultrasoniques sur modèlesréduits a été développé au LCPC et est utilisé pour valider le code d’imagerie visco-élastique pour des applications de proche surface impliquant notamment la présence decavités.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Imag
erie
sis
miq
ue m
ulti-
éche
lles/
mul
ti-pa
ram
ètre
s
Conf
éren
ces• Ben Hadj Ali, H., S. Operto, et J. Virieux. (2008). "Velocity model building by 3D
frequency-domain full-waveform inversion of wide-aperture seismic data." Geophysics 73:VE101-VE117.
• Brossier, R., J. Virieux, et S. Operto. (2008). "Parsimonious finite-volume frequency-domain method for 2D P-SV wave modelling." Geophysical Journal International 175(2):541-559.
• Operto, S., J. Virieux, P. Amestoy, J. –Y. L’Excellent and L. Giraud (2007). "3D finite-difference frequency-domain modeling of visco-acoustic wave propagation using amassively parallel direct solver: a feasibility study." Geophysics 72(5): P SM195-SM211.
• Malinowski, M. and S. Operto (2008). "Quantitative imaging of the Permo-Mesozoiccomplex and its basement by frequency-domain waveform tomography of wide-apertureseismic data from the Polish basin." Geophysical Prospecting 56: 805-825.
• Delost, M., J. Virieux, et S. Operto. (2008). "First-arrival traveltime tomography usingsecond-generation wavelets." Geophysical Prospecting 56(4): 505-526.
• Sourbier, F., S. Operto, J. Virieux, P. Amestoy et J. –Y. L’Excellent. (2008). "FWT2D: amassively parallel program for frequency-domain full-waveform tomography of wide-aperture seismic data – Part 1: algorithm and Part 2: numerical examples and scalabilityanalysis." Computer and Geosciences in-press.
Invitées•Workshop EAGE VIBROSEIS, Keynote speaker, On the
applicability of frequency-domain full-waveforminversion to long-offset/low-frequency vibroseis data,2008, 13-15 Octobre, Prague, S. Operto, M.Malinowsky, L. Improta and J. Virieux.
•Séminaires « invités » à l’Université de Stanford. I.Frequency-domain Full-Waveform Inversion of Long-Offset Data. 19 Novembre 2008, II. 3D parallelfrequency-domain acoustic wave modelling: applicationto full-waveform inversion. 17 novembre 2008. S.Operto.
Colloques : 30
Production scientifique depuis le début du projet
Un des enjeux du siècle à venir est la compréhension du système climatique.L’étude des climats du passé, et en particulier par l'intermédiaire des carottes
de glace, est un des moyens d’y accéder. Les forages glaciaires ont déjà apportéde nombreuses informations sur ces paléoclimats. Pourtant, de nombreusesquestions se posent quant à l’utilisation quantitative des données issues de laglace forée. L’objectif de ce projet est de modéliser au mieux les calottes polairesau voisinage des sites de forage profond, afin d’en améliorer l’interprétation :obtention d’une chronologie pour la glace et pour les bulles de gaz, calcul del’amincissement des couches, évaluation de la température, de l’accumulation et
de la position lors de la déposition de la neige… La spécificité de ce projet résidedans l’utilisation conjointe de modèles, de données, et de méthodesd’optimisation, pour dégager un état optimal (vis à vis de nos connaissances) dusystème étudié. Cette thématique d’intégration de modèles et de données estrelativement nouvelle pour la communauté internationale en glaciologie. Nousdévelopperons des outils génériques, et nous les appliquerons en particulier auxforages pour lesquels la France est fortement impliquée : Dôme C, Vostok, TalosDome et Berkner.
Résumé
Modelling and Identification forDrilling Interpretation in Greenland and Antarctica
Frédéric Parrenin
57
Acronyme MIDIGAEdition 2005Durée du projetFinancement 230 000 €Personnels (H-m) C + EC + IR : 80
Autres IT : Recrutés : 62
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Glaciologie• Forages• Paléoclimatologie• Modélisation• Identification
Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement (LGGE), UMR 5183 CNRS - UniversitéJoseph Fourier, Grenoble.
Comparaison des chronologies obtenues pour les forages à Dôme C, Vostok et Dome Fujiaux alentours de la dernière période interglaciaire.
le programmeblanc
58
Verrous scientifiques et technologiques, ou points durs
Résultats majeursDe nouvelles chronologies ont été obtenues pour les forages à Dome Fuji, Dome C, Vostok et EDML en Antarctique de l'Est. Par ailleurs, une méthode visant à la constructiond'une chronologie commune et optimale pour tous les sites de forage a été développée. Des méthodes permettant d'identifier les variations spatiales de taux d'accumulationou de profil de vitesse à partir des couches isochrones ont été développées. Ces méthodes sont en partie basées sur des développements analytiques effectués récemment.Une étude de la loi de glissement à la base du glacier a été effectuée grâce à un modèle « full Stokes » aux éléments finis.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Mod
ellin
g an
d Id
entif
icat
ion
for
Drill
ing
Inte
rpre
tatio
n
Conf
éren
ces• Parrenin, F. & Hindmarsh, R. (2007), Influence of a non-uniform velocity field on
isochrone geometry along a steady flowline of an ice sheet, J. Glaciol. 53(183), 612-622.• Parrenin, F.; Barnola, J.; Beer, J.; Blunier, T.; Castellano, E.; Chappellaz, J.; Dreyfus, G.;
Fischer, H.; Fujita, S.; Jouzel, J.; Kawamura, K.; Lemieux-Dudon, B.; Loulergue, L.;Masson-Delmotte, V.; Narcisi, B.; Petit, J.; Raisbeck, G.; Raynaud, D.; Ruth, U.; Schwander,J.; Severi, M.; Spahni, R.; Steffensen, J. P.; Svensson, A.; Udisti, R.; Waelbroeck, C. &Wolff, E. (2007), The EDC3 agescale for the EPICA Dome C ice core, Clim. Past 3, 485-497.
• Parrenin, F., G. Dreyfus, G. Durand, S. Fujita, O. Gagliardini, F. Gillet, J. Jouzel, K.Kawamura, N. Lhomme, V. Masson-Delmotte, C. Ritz, J. Schwander, H. Shoji, R. Uemura,O. Watanabe, N. Yoshida (2007), Ice flow modeling at EPICA Dome C and Dome Fuji, EastAntarctica, Clim. Past, 3, 243-259.
• Parrenin F., R. Hindmarsh and F. Remy (2006), Analytical solutions for the effect oftopography, accumulation rate and flow divergence on isochrone layer geometry, J.Glaciol., vol. 52(177), p. 191-202.
• Gagliardini, O.; Cohen, D.; Raback, P., Zwinger, T. (2007), Finite-element modeling ofsubglacial cavities and related friction law, Journal of Geophysical Research-Earth Surface,112(F2), F02027. - Lemieux-Dudon, Bénédicte; Parrenin, Frédéric; Blayo, Eric, Aprobabilistic method to construct a common and optimal chronology for an ice core, inPhysics of Ice Core Records, sous presse.
Invitées•F. Parrenin and R.C.A. Hindmarsh, Influence of a non-
uniform velocity field on isochrone geometry along asteady flowline of an ice sheet, IGS workshop"Radioglaciology and its applications", Madrid, 9-13/06/2008.
•B. Lemieux Dudon, F. Parrenin, E. Blayo, Chronologiecommune à plusieurs forages profonds d'Antarctique etdu Groenland, Conjonction de données et de modèles,Groupe de Travail Moïse, 15/05/2008.
•Parrenin F., EDC4/EDML2, what should they consist of?EPICA workshop, 15-17 October, Bernin, France, 2007.
•Olivier Gagliardini (LGGE), F. Gillet-Chaulet, M.Montagnat, A Review of Anisotropic Polar Ice Models:from crystal to ice-sheet flow models, Physics of icecores meeting, Japan, 02/2007.
•Ritz, C.; Mazauric, C.; Peyaud, V.; Debreu, L., A meshrefinement approach, AGRIF, to take into account smallscale processes in the GRISLI large scale ice sheetmodel, EGU, Vienna, 04/2007.
Colloques : 20
Production scientifique depuis le début du projet
L’objectif général du projet BOA est de mieux comprendre et quantifier commentle couplage entre l’océan et l’atmosphère influence les processus chimiques,
physiques et biologiques qui gouvernent le cycle biogéochimique du fer ; ceci ense basant sur une démarche interdisciplinaire (chimie/biogéochimie/biologie)combinant les approches d'expérimentation et de modélisation. D’une part la chimie du fer a été étudiée et quantifiée dans tous ses aspectsatmosphériques et océanographiques (spéciation redox, organique et physique),d’autre part les interactions (biodisponibilité/régénération) avec le réseautrophique (des bactéries au zooplancton) ont été considérées. Les études de
processus d’interactions entre fer/apports atmosphériques/réseau trophique aulaboratoire ou en milieu naturel ont permis de mieux quantifier i) l’impact desapports atmosphériques sur la spéciation et la biodisponibilité du fer, ii) la partdes processus biotiques et abiotiques sur la spéciation et la biodisponibilité du feret iii) la rétroaction du réseau trophique sur le cycle biogéochimique du fer.L’interaction forte entre expérimentation et modélisation a permis une meilleurehiérarchisation et paramétrisation des processus impliqués dans le cyclebiogéochimique du fer et sa source atmosphérique, apportant ainsi une meilleurequantification de l’impact du fer sur la structure de l’écosystème marin.
Résumé
Biogéochimie du fer à l'interfaceOcéan-Atmosphère : interactions entre apports
atmosphériques de fer et réseau trophiqueGéraldine Sarthou
59
Acronyme BOAEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 485 000 €
Personnels (H-m) C + EC + IR : 109,8Autres IT : Recrutés : 48,6
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Fer• Spéciation• Biodisponibilité• Océan• Atmosphère
SARTHOU Géraldine (LEMAR), UMR 6539 CNRS - Université de Bretagne Occidentale - IRD - DESBOEUFS Karine, Laboratoire Inter-universitaire des SystèmesAtmosphériques (LISA), UMR 7583 CNRS - Université Paris 7, Université Paris 12 - RIDAME Céline, (LOCEAN), UMR 7159 CNRS - MNMH -Université Paris 6 - IRD -GUIEU Cécile, , UMR 7093 CNRS - Université Paris 6 - AUMONT Olivier, (LPO), UMR 6523 CNRS - IRD
[Wagener et al. (2008)](d)La quantité de fer dissous relarguée dans l’eau de mer à partird’un sol collecté en Algérie vs. la concentrations en ligands ([L’]) (a) et en carbone organi-que ([DOC]) (b) et taux de dissolution du fer vs. [L’] (c) et [DOC].
le programmeblanc
60
Verrous scientifiques et technologiques, ou points durs
Résultats majeursLes expériences en laboratoire et en in-situ réalisées sur des aérosols d’origine sahélienne ou des aérosols naturels ont permis de mettre en évidence le rôle clef des ligandsorganiques présents dans les pluies et dans l’eau de mer sur la dissolution et la spéciation du fer d’origine atmosphérique. L’ensemble de ce travail pose de nombreusesquestions scientifiques nouvelles et permet d’ouvrir de nouvelles perspectives, notamment sur les caractéristiques biogéochimiques du milieu marin au moment où se faitl’apport atmosphérique ou sur l’importance des ligands organiques (atmosphériques et océaniques) et des aérosols biogéniques primaires (e.g. bactéries, virus,…) et leurrôle sur le cycle biogéochimique du fer.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Biog
éoch
imie
du
fer
à l'i
nter
face
Océ
an-A
tmos
phèr
e
Conf
éren
ces• Journet, E., K.V. Desboeufs, A. Sofikitis, G. Varrault, & J.L. Colin, In Situ speciation of trace
Fe(II) and Fe(III) in atmospheric waters by FZ method coupled to GFAAS analysis, Int. J.Environ. Anal. Chem., 87, 647 – 658, DOI: 10.1080/03067310701297837, 2007.
• Journet, E., K.V. Desboeufs, S. Caquineau, and J.L. Colin, Mineralogy as a critical factor ofdust iron solubility, Geophys. Res. Lett., 35 (doi:10.1029/2007GL031589), 2008.
• Pulido-Villena E., Wagener T., Guieu C., 2008, Bacterial response to dust pulses in thewestern Mediterranean: Implications for carbon cycling in the oligotrophic ocean, GlobalBiogeochemical Cycles, 22, GB1020, doi:10.1029/2007GB003091.
• Wagener T , Pulido-Villena E , Guieu C, 2008, Dust iron dissolution in seawater: Resultsfrom a one-year time-series in the Mediterranean Sea, Geophys. Res. Lett., 35 (16) ArticleNumber: L16601
• Paris, R.F., K.V. Desboeufs, & E. Journet, Contribution of organic complexation to dust ironsolubility in atmospheric waters, Geophys. Res. Lett., in revision.
Invitées•Sarthou, G., 2008, Natural iron fertilisation, Eur-Oceans
Workshop "Iron biogeochemistry across marine systemsat changing times", 14-16 May, Göteborg,
Colloques : 12
Production scientifique depuis le début du projet
Les ondes internes de topographie océaniques et atmosphériques partagent unepropriété commune : elles sont émises par l'interaction d'un écoulement
uniforme avec une topographie. Celui-ci est soit quasi-stationnaire (dansl’atmosphère), soit alternatif (marée interne dans l’océan). Ceci implique que desoutils similaires, théoriques, numériques ou expérimentaux, peuvent être utiliséspour étudier leur dynamique. Les objectifs de notre projet étaient (a) dedéterminer la structure des ondes topographiques et (b) d'étudier leurdynamique non-linéaire et les processus de transferts d'énergie vers les petites
échelles à l'origine du mélange du fluide. La marée interne et les ondes de reliefsont en effet représentées dans les modèles numériques de grande échelle parleurs effets sur le fluide, lesquels n'apparaissent qu'en régimes non linéaire etdissipatif. Notre projet comportait également un volet méthodologique pour, enparticulier, mesurer expérimentalement le champ de vitesse tridimensionnel deces ondes lorsqu'elles déferlent. Les expériences de laboratoire ont été menées surla plaque Coriolis à Grenoble, dans la veine hydraulique du CNRM à Toulouse età l'Ecole Normale Supérieure de Lyon.
Résumé
Topographie et ondes de gravité internesdans l'atmosphère et l'océan
Chantal Staquet
61
Acronyme TOPOGI-3DEdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 320 000 €
Personnels (H-m) C + EC + IR : 94Autres IT : 36Recrutés : 44
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Emission ondes internes par objettridimensionnel oscillant • Structure marée interne • Talus continental • Dynamique non linéaire • Mesure 3D du déferlement des ondes de relief
Chantal STAQUET, Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels (LEGI, UMR 5519), CNRS -Institut National Polytechnique de Grenoble - Université Joseph Fourier, Grenoble. - Olivier EIFF, Grouped'étude de l'Atmosphère Météorologique (CNRM/GAME, URA 1357), CNRS - Météo France, Toulouse.Thierry DAUXOIS, Laboratoire de physique, CNRS - Ecole Normale Supérieure de Lyon (UMR 5672), Lyon
Expérience de laboratoire d'ondes internes produites par une montagne sous-marine. Laquantité représentée (dans un plan vertical) est proportionnelle à l'écart du gradient dedensité à sa valeur initiale (A. Paci, Météo-France).
le programmeblanc
62
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursLes verrous scientifiques suivants ont tous été levés au cours de ce projet :- Développement d'un modèle théorique tridimensionnel des ondes internes émises par un objet oscillant ;- Développement d'un technique de mesure tridimensionnelle et tri-composante par PIV (Particle Image Velocimetry) pour mesurer le champ de vitesse turbulent associé audéferlement des ondes de relief ;- Mise en évidence expérimentale et numérique de la génération d'ondes solitaires par interaction d'ondes internes avec une thermocline ;- Simulation numérique d'un attracteur d'ondes internes.
Résultats majeurs•Premier modèle théorique des ondes internes émises par un objet oscillant tridimensionnel.•Première mise en évidence expérimentale et numérique de la génération d'ondes solitaires par interaction d'ondes internes avec une thermocline.•Première modélisation expérimentale de la marée interne en présence de rotation.•Développement (a) d'un dispositif expérimental de génération d'ondes planes monochroma-tiques de forte amplitude (qui a été reproduit par trois équipes au Canada et
aux Etats-Unis), (b) d'une méthode d'analyse des ondes internes par transformée de Hilbert, et (c) d'une méthode de mesure tridimensionnelle et tri-composantes parPIV
•du champ de vitesse turbulent associé au déferlement des ondes de relief.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Topo
grap
hie
et o
ndes
de
grav
ité in
tern
es
Conf
éren
ces• Leroux K., Eiff O 2006 Boundary-Layer influence on Extreme Events in Stratified Flows over
Orography, Wind Energy, Proceedings of the Euromech Colloquium, Springer, Chp. 18,105-109.
• Gostiaux L, Didelle H, Mercier S, Dauxois T. 2007 A novel internal wave generator.Experiments in Fluids 42, 123-130.
• Gostiaux L., Dauxois T 2007 Laboratory experiments on the generation of internal tidalbeams over steep slopes. Physics of Fluids, 19(1), 1-4.
• Grisouard N., Staquet C., Pairaud I. 2008 Numerical simulation of a two-dimensionalinternal wave attractor. Journal of Fluid Mechanics, 614, 1-14.
• Mercier M., Garnier N., Dauxois T. 2008 Reflection and diffraction of internal wavesanalyzed with the Hilbert transform. Physics of Fluids 20, 0866015.
• Staquet C., Sommeria J., Pairaud I., Goswami K., Mahdizadeh M. 2007 Numerical andexperimental modelling of the internal tide near a continental shelf. AFM éditeur,http://hdl.handle.net/2042/15617.
Invitées•14th International Conference on Fluxes and Structures in
Fluids, Moscou, 2–5 juillet.•4th European Geosciences Union Meeting, Vienna (Austria),
13-18 avril.•"Structures and Waves in Anisotropic Turbulence", Warwick,
UK, 3-7 novembre. •IUTAM Meeting « Rotating Stratified Turbulence and
Turbulence in the Atmosphere and Oceans », Cambridge,UK, 8-12 décembre.
Colloques : 21
Production scientifique depuis le début du projet
Ce projet porte sur le rôle des microorganismes marins dans la reminéralisationde la matière organique (MO) particulaire et dissoute dans les zones méso- et
bathypélagiques. A l’heure actuelle, la plupart des informations disponiblesprovient de la zone épipélagique des océans et ne tient pas compte de l’effet del’augmentation de la pression hydrostatique avec la profondeur. Il est pourtantessentiel d’intégrer ce facteur ainsi que la diminution de température qui lui estassociée pour étudier les processus de minéralisation de la MO océanique. Unedouble approche innovante, basée sur des expérimentations en laboratoire et desétudes in situ (sites ANTARES et DYFAMED en Méditerranée occidentale au cours
des campagnes POTESmer et MedFlux; campagne CIESM-Subs en MerTyrrhénienne), permet d’aborder l’effet de la pression hydrostatique sur lesprocaryotes et leurs activités de transformation et de reminéralisation de la MO.Le milieu marin étant soumis à de nombreux apports de MO d’origine anthropique(apports fluviaux, éoliens, précipitations, transport maritime), nous nousintéresserons au devenir de la MO à la fois biogène et anthropique. Dans cecontexte, les hydrocarbures pétroliers, dont le devenir dans les milieux meso- etbathypélagiques est à ce jour très peu connu, serviront de modèle d’étude.
Résumé
Pressure effectsOn marine prokaryoTES
Christian Tamburini
63
Acronyme POTES Edition 2005Durée du projetFinancement 350 000 €
Personnels (H-m) C + EC + IR : 113,4Autres IT : 39,6Recrutés :
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnementMots clés • Ecologie microbienne• Cycle du carbone en milieu océanique profond• Pression hydrostatique • Dégradation bactérienne des hydrocarbures
en milieu profond• Minéralisation de la matière organique
Laboratoire de Microbiologie, Géochimie et Ecologie Marines (LMGEM),UMR 6117 CNRS - Université Aix Marseille 2,
A) Schéma conceptuel de l'In situ Oxygen Dynamic Autosampler (IODA6000); B) Photographie du IODA6000; C) Photographie du IODA6000 monté sur la ligne 12 ANTARES; D) Exemple de résultats obtenus à l'aide du IODA6000 immergé depuismai 2008 sur le site ANTARES à 2000 m de profondeur.
le programmeblanc
64
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursAu cours de ces trois années, différents points durs ont été rencontrés: (i) la mise en place du laboratoire hyperbare complet a pris du retard pour des raisons de sécurité (9mois par rapport au début du projet); (ii) la ventilation tardive du budget a entraîné un retard dans l’acquisition d’une partie de l’équipement nécessaire au projet; (iii) unretard a également été dû à un incendie dans le laboratoire de microbiologie en juillet 2006 qui en a interdit l’utilisation pendant plus d’un an, retardant de nombreusesanalyses; (iv) dans le projet initial, une campagne océanographique internationale en Océan Atlantique était envisagée, elle n'aura lieu qu'en été 2009 (PAP cruise, R.Lampitt). Pour ces différentes raisons une demande d'avenant a été demandée et acceptée pour prolonger le programme POTES en 2009.
Résultats majeursLes résultats majeurs obtenus dans le cadre de POTES sont en relation étroite avec les développements technologiques :- Le simulateur de chute de particules (PASS – PArticles Sinking Simulator) validé dans le cadre de POTES nous place comme un des laboratoires leader sur le planinternational quant à l'étude des processus de minéralisation dans la zone méso-bathy pélagique- L'In situ Dynamics Auto-Sampler (IODA6000) développé dans le cadre de POTES, et en cours de validation, constitue un développement technologique innovant quipermettra de quantifier la respiration in situ, pour le moment hors de portée des méthodes actuelles. Un IODA6000 est en train d'acquérir des données depuis mai 2008par 2000 m de fond (Site Antares).- Le Profileur de Vision Marine (génération 5) initié et développé pour partie dans le cadre de POTES constitue un développement technologique considérable qui nous apermis de mesurer la taille et l’abondance des particules ainsi que d’estimer les flux en continu entre 0-1000 m lors de la mission POTESmer 2008.- Des résultats uniques ont été obtenus concernant le suivi du devenir et de l'impact sur les communautés micro- et macro-benthiques d'une contamination pétrolière (fueldu Prestige) en milieu océanique profond. Au niveau physiologique, des résultats originaux ont été obtenus sur les voies métaboliques de transformation des hydrocarburespar une souche piézotolérante.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Pres
sure
effe
cts
On m
arin
e pr
okar
yoTE
S
Conf
éren
ces• Danovaro R., Dell’Anno A., Corinaldesi C., Magagnini M., Noble R., Tamburini C.,
Weinbauer M. (2008). Nature, 454 (7208): 1084-1087.• Tamburini C., Garel M., Al Ali B., Mérigot B., Kriwy P., Charrière B. and Budillon G. (2008).
Deep-Sea Research II. in press.• Tamburini C., Goutx M., Guigue C., Garel M., Lefèvre D., Charrière B., Sempéré R., Pepa S.,
Peterson M. L., Wakeham S., Lee C. (2008). Deep-Sea Research II: in press.• La Cono V., Tamburini C., Denaro R., Giuliano L., Yakimov M.M. (2008). Deep-Sea
Research II: in press.• Lee C., Armstrong R.A., Cochran J. K., Engel A., Fowler S., Goutx M., Masqué P., Miquel
J.C., Peterson M., Tamburini C. and Wakeham S. (2008). MedFlux: of Particle Flux in theTwilight Zone. Deep-Sea Research II: in press.
• Moriceau B., Goutx M., Guigue C., Lee C., Amstrong R., Duflos M., Tamburini C., CharrièreB., Ragueneau O. (2008). Deep-Sea Research II. in press.
Brevets : 1 en cours
Invitées•S-IT4 Cruise Workshop, SESAME workshop, Pisa,
December 2nd-3rd 2008.•First IMBER IMBIZO: “Integrating biogeochemistry and
ecosystems in a changing ocean”, Miami, FL, USA,November 9th-13th 2008.
•EurOceans Workshop: (May 27-29, 2008).•Workshop: WP5 Vrije Universiteit Brussel (May 27-29,
2008).•EurOceans Workshop: "Shedding light on the dark
ocean: breaking paradigms in biogeochemistry, diversityand plankton metabolism in the meso- andbathypelagic realm". Noordwijkerhout, Netherlands,February 4th-8th 2008.
Colloques : 20
Production scientifique depuis le début du projet
Le Projet Horizon a pour objectif de fédérer les activités en simulationnumérique autour de l’étude de la formation des grandes structures. Dans un
contexte favorable aux initiatives en calcul scientifique, le Programme NationalCosmologie (PNC), le Programme National Galaxies (PNG) et le ProgrammeAstroparticules (PAP) ont exprimé le besoin de stimuler et de rationaliser lesefforts individuels au sein de chacune des trois disciplines. Le Projet Horizon estné du rapprochement de plusieurs équipes de recherche, expertes dans le domaineet réparties dans différents instituts. Son objectif scientifique prioritaire porte sur
la formation des structures cosmologiques, et vise à fédérer les activités nationalessur ce thème. Le Projet Horizon a aussi pour but de produire des simulations deniveau international sur la formation des grandes structures et des galaxies, et deles mettre à disposition de la communauté scientifique. Sa nature transverse etfédérative devra permettre de développer en quelques années des compétences enmathématiques appliquées, en calcul parallèle et distribué (GRID), en base dedonnées et en observations virtuelles, tout en gardant une forte composantethéorique en astrophysique.
Résumé
Projet HorizonRomain Teyssier
65
Acronyme HORIZONEdition 2005Durée du projetFinancement 500 000 €
Personnels (H-m) C + EC + IR : 108Autres IT : 20Recrutés : 72
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Cosmologie• Formation des galaxies• Simulations numériques• Calcul intensif• Observations virtuelles
TEYSSIER, Romain, CEA, DSM/IRFU - COLOMBI, Stéphane, CNRS, IAP - COMBES, Françoise, CNRS, LERMA GUIDERDONI, Bruno, CNRS, CRAL - ALIMI, Jean-Michel, CNRS, LUTH
Une galaxie spirale, très semblable à la Voie Lactée, simulée avec le code RAMSES
le programmeblanc
66
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursL’utilisation optimale des grands équipements de calcul nationaux ou internationaux demande une adaptation et une optimisation constantes des outils numériques à notredisposition. Les calculs cosmologiques reposent sur plusieurs codes très complexes, qu’il nous a fallu développer : MPGRAFIC pour générer les conditions initiales surarchitecture parallèle, RAMSES, pour évoluer le champ de densité cosmologique avec les ingrédients physiques nécessaires, ADAPTAHOP et POWMES, pour l’analysestatistique des résultats de simulations, pour ne citer que 3 exemples. La mise à disposition des résultats de simulations à la communauté demande la mise en place debases de données complexes (GALICS et GALMER).
Résultats majeursLe résultat principal est d’avoir réussi à créer une communauté soudée, qui partage maintenant ses outils et son savoir-faire, et dont l’impact international a étésignificativement amélioré. Au-delà de la réalisation d’outils numériques performants qui ont permis d’étudier une nouvelle physique pour la formation des galaxies(magnétisme et rayonnement), nous avons réalisé 2 simulations de classe internationale : la simulation Horizon au CCRT (CEA) et la simulation MareNostrum au BSC(Barcelone). Des simulations de type « zoom », à plus petites échelles, ont permis de faire progresser significativement notre compréhension du processus de formation desgalaxies. Nous avons finalement mis en place deux bases de données innovantes disponibles sur le Web.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Proj
et H
oriz
on
Conf
éren
ces• Teyssier, R., et al., 2009, A&A, in press
• Dekel , A., et al., 2009, Nature, in press• Prunet, S., et al., 2008, ApJS, 178, 179• Semelin, B., et al., 2007, A&A, 474, 365• di Matteo, , P., et al., 2008, A&A, 477, 437• Forrero, J., et al., 2007, MNRAS, 379, 1507
Invitées•Teyssier, R., « The Horizon project », Conference on «
New Challenges to European Astronomy », JENAMMeeting, Sept. 2008, Vienne
•Combes F.: « Secular evolution of disk galaxies »,Conference on « Formation and Evolution of GalaxyDisks » (J. G. Funes, and E. M. Corsini eds), 2008
•Teyssier, R., « The MareNostrum simulation »,International Supercomputing Conference, June 2007,Dresden.
•Teyssier, R., « Evolution of Baryonic Structure»,Conference on « Structure Formation in the Universe :galaxies, stars and planets », May 2007, Chamonix
•Combes, F., « Starbursts and AGN Fueling throughSecular Evolution », Invited talk to the « 11th LatinAmerican Regional IAU meeting, » 2006, Pucon, ChileRMxAC 26, 131
Colloques : 30
Production scientifique depuis le début du projet
le programme
Résumé
Influence des rejets urbains et agricoles sur l’eutrophisation dans la zone deltaïque
du Fleuve Rouge, VietnamGeorges Vachaud
67
Acronyme DAY-RIVEREdition 2005Durée du projet 36 moisFinancement 140 000 €
Personnels (H-m) C + EC + IR : 81,6Autres IT : Recrutés :
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Cycles N, P, Si• Vietnam• Delta du Fleuve Rouge• Bilan hydrique• Qualité de l’eau
VACHAUD George, Laboratoire d’étude en Hydrologie et Environnement (LTHE), UMR 5564 CNRS - Université Joseph Fourier - INPG - IRD, Grenoble - Structure et Fonctionnement des Systèmes Hydrologiques (SISYPHE), UMR 7619 Université Paris 6 - CNRS - EPHE, Paris - (BIOEMCO) UMR 7618, CNRS - ENS - ENSCP - Université Pierre et Marie Curie - INRA - AgroParisTech, Paris (LMTG), UMR 5563 CNRS - Université Paul Sabatier - IRD, Toulouse - Institute of Environmental Technolgy (ASTV), Hanoi, Vietnam
Cartes géoréférencées de l’occupation des sols (gauche) et de la densité de population(droite) dans le delta du fleuve rouge
blanc
La dégradation de la qualité des eaux douces, en particulier l’eutrophisation dueaux apports de phosphore et d’azote induits soit par les rejets urbains et
industriels non maîtrisés, soit par l’érosion et le lessivage des sols, représente undes problèmes environnementaux majeurs en Asie du Sud Est. Ce projet répond àune demande des autorités vietnamiennes et des Institutions de Recherchefrançaises de coopérer dans le cadre d’un développement durable de l’agricultureet de l’urbanisation. Une double démarche a été mise en œuvre, rendue possible,grâce à une coopération antérieure dans le cadre d’un projet FSP qui s’est appuyésur des chercheurs ayant acquis une bonne culture environnementale, et uneformation suffisante en termes d’expérimentation et de modélisation.Le développement de ce projet s’est effectué autour de deux approchescomplémentaires :- D’une part des campagnes de mesure intensives sur un effluent du Fleuve Rougetrès fortement pollué par les rejets urbains et industriels de la métropole de Hanoi,et par les apports d’eaux de drainage et de ruissellement agricoles afin d’obtenir
un état des lieux et une base de donnée spatio-temporelles des caractéristiquesphysiques, chimiques et biologiques des écoulements vers le Delta.- D’autre part, et dans le prolongement d’un modèle du fonctionnementbiogéochimique du bassin amont du Fleuve Rouge, un modèle des principauxdéfluents de la partie deltaïque a été élaboré s’appuyant sur les résultats descampagnes de mesure et sur l ‘élaboration d’une base de données spatialiséescomplémentaire des contraintes géomorphologiques, lithologiques, hydromé-téorologiques, ainsi que des apports diffus et ponctuels Le couplage de ces deux approches a permis d’établir le bilan des transferts d’eauet de nutriments entre les différents sous bassins du delta. Divers scénarios del’évolution future du bassin versant du Fleuve Rouge et de son Delta sont étudiésà l’aide du modèle. Les résultats permettent également de donner desorientations importantes pour le dimensionnement de stations d’épuration deseffluents urbains
68
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursLe démarrage du projet a été difficile du fait de problèmes administratifs insoupçonnés au départ : (i) côté vietnamien, le support financier attendu (60.000 US$) n’a puêtre mis en place qu’au printemps 2007, soit à mi-parcours, (ii) côté français, les modifications internes des normes comptables CNRS ont bloqué la mise en disposition descrédits 2007 jusqu’en juin. En outre, un des partenaires (LMTG) a du réduire son activité du fait de la mutation de l’intervenant au Brésil. Sur le plan scientifique, la difficultémajeure a été d’obtenir une représentation numérisée fidèle du réseau hydrographique, extrêmement complexe et de connaître les débits. Malgré tout, et grâce àl’organisation de missions de terrains lourdes, de la France vers le Vietnam et à la volonté de tous les participants de réussir cette action, des résultats importants ont étéobtenus au niveau (i) de la connaissance des processus hydrologiques et biogéochimiques, (ii) de la mise au point d’un modèle prédictif et de son applicatif géoréférencés(GIS) et (iii) de la formation.
Résultats majeursAu niveau de la connaissance des processus, l’essentiel des résultats a pu être obtenu grâce à l’utilisation, et au développement, de méthodes de mesures performantes. Lessuivis mensuels au cours des 3 années (2006, 2007 et 2008) ainsi que les profils longitudinaux ont permis l’obtention de données rarement disponibles dans cette partiedu monde (MES, NO3, NH4, PO4, DSi, BioSi, Total P, chlorophylle a, DOC) permettant de déterminer l’état écologique actuel par rapport aux mutations en marche ouattendues en Asie à très court terme. Au niveau de la modélisation des bilans, la synthèse de données existant à l’échelle du delta sur le plan hydro-météorologique et lesmesures réalisées sur le terrain ont débouché sur un bilan hydrologique et un bilan de transfert des nutriments. Ces bilans montrent que la pression anthropique sur lesressources en eau est particulièrement élevée. La base de données géoréférencées à l’échelle du delta, permet de modéliser le bassin le plus anthropisé de la rive gauche dudelta et d’étudier des scénarios d’évolution future.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Influ
ence
des
rej
ets
urba
ins
et a
gric
oles
sur
l’eu
trop
hisa
tion
Conf
éren
ces• Dang Thi Ha, Orange D., Luu Thi Nguyet Minh, Le Lan Anh, Tran Thi My Linh, 2006.
Impact de l’érosion et des apports anthropiques sur les transports de matières du FleuveRouge à son delta (Vietnam), Revue des Sciences de l’Eau, Québec (Canada): 12 p.
• Le Thi Phuong Q., Garnier J., Billen G. Théry S. & Chau Van M. (2007). Hydrologicalregime and suspended load of the Red River system (Vietnam): observation and modelling.J. Hydrol. 334, 199– 214
Invitées•Vachaud G., 2006 - The French Vietnamese
ecohydrological programme on the contamination of theRed River delta, Vietnam « Workshop on integration ofthe optimum management of water resources in streamecological reconstruction », 25 novembre 2006,National Taiwan University, Taipeh -
Colloques : 5
Production scientifique depuis le début du projet
Le site du Dôme C en Antarctique, où se trouve la station franco-italienneConcordia, pourrait être un des meilleurs au monde pour l’observation
astronomique, grâce aux basses températures qui y règnent et à l’extrêmestabilité de son atmosphère. Pour l’instant, on dispose d’un ensemble limité demesures prises pendant l’été austral, mais qui suggèrent des conditionsd’observation proches du spatial. L’objectif de cette demande est de finaliser d’icideux ans le programme déjà entrepris de caractérisation pour l’observationastronomique en l’étendant à l’ensemble des domaines de longueur d’onde
prometteurs : visible, infrarouge et sub-millimétrique. Les résultats de cettecampagne de tests doivent permettre de décider du développement futur d’unobservatoire astronomique sur le site du Dôme C. Le programme comporte 5 voletscomplémentaires : Haute résolution angulaire visible et infrarouge, photométriedans le domaine visible, imagerie dans le domaine infrarouge, coronographiesolaire, submillimétrique, pour lesquels un observatoire au Dôme C pourrait êtredes dizaines de fois plus performant qu’un observatoire situé à des latitudestempérées.
Résumé
Caractérisation Astronomiquedu Site du Dôme C en Antarctique
Jean Vernin
69
Acronyme CASDOAEdition 2005Durée du projet 24 moisFinancement 400 000 €
Personnels (H-m) C + EC + IR : 73,2Autres IT : 9,6Recrutés : 34
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Astronomie en Antarctique - Dôme C• Haute résolution angulaire• Photométrie visible et infrarouge• Astronomie sub-millimétrique• Coronographie solaire
VERNIN Jean, LUAN, UMR6523, Université de Nice - PIAT Michel, APC, UMR7164, IN2P3 - GREC Gérard,Dep. Cassiopée de l'OCA, UMR6202 - ARNAUD Jean, OMP/LATT, UMR5572
Installation du Single Star Scidar à Dôme C
le programmeblanc
70
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursLes points durs étaient attendus, vu les conditions de froid, d'altitude et d'éloignement qui règnent au Dôme C. Difficulté de recrutement des deux CDD dans les limitestemporelles imposées par le contrat.
Résultats majeursNous estimons que le projet ANR-CASDOA a été rempli à 70% pour des raisonts de logistique faciles à imaginer en Antarctique. Les premières mesures montrent uneimportante turbulence optique dans les 30 premiers mètres d’atmosphère qui peut être surmontée soit en installant un télescope au dessus de cette couche, soit en utilisantune « Ground Layer Adaptive Optics » qui corrige ces quelques dizaines de mètres. La très faible teneur en vapeur d’eau précipitable, est favorable à l’astronomie IR etmillimétrique. Le très bon seeing pendant l’été austral combiné à une très bonne transparence du ciel en IR permettrait d’obtenir la limite de diffraction avec un télescoped’une taille de 2-3m.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Cara
ctér
isat
ion
Astr
onom
ique
du
Site
du
Dôm
e C
en A
ntar
ctiq
ue
Conf
éren
ces• Trinquet H., Agabi A., Vernin J., Azouit M., Aristidi E., Fossat E., “Nighttimen optical
turbulence vertical structure above Dome C in Antarctica”, P.A.S.P., 120, 203-211, 2008• G. Polenta and the BRAIN collaboration : « The Brain CMB polarisation experiment », New
Astronomy Reviews, Issues 3-4, March 2007, pp. 256-259• Abe, L., Beaulieu, M., Vakili, Gay, J., Rivet, J.-P., Dervaux, S., Domiciano de Souza, «On-
sky observations with an achromatic hybrid phase knife coronagraph in the visible »,Astronomy and Astrophysics, 461, Issue 1, January I 2007, pp.365-37
• J. Vernin, M. Chadid, E. Aristidi, A. Agabi, H. Trinquet, and M. Van der Swaelmen: “FirstSingle Star Scidar measurements at Dome C, Antarctica”, accepted, to appear in A&A
• Arnaud J., Faurobert M., Fossat, E., « Dome C : an exceptionnal site for solarobservations », MmSAI. 78, 105, 2007
Invitées•Vernin J., Chadid M., Aristidi E., Azouit M., Sadibekova T.,
Trinquet H. « Single Star Scidar first light from Dôme C »,Proc. XXVth IAU Genral Assembly, Aug. 2006, K.A. van derHucht Ed.
•Chadid M., Vernin J., Aristidi E., Trinquet H., Azouit M.,Sadibekova T., « Single Star Scidar at Dome C », EAS Publ.Series, Epchtein & Candidi Ed., 25, 2007
•M. Piat : "Precise measurement of CMB polarisation fromDome-C: the BRAIN experiment", Workshop Submm/FIRastronomy from Antarctica, CEA Saclay - June 25-27thFramework: ARENA
•Arnaud J., Faurobert M., Grec G., Renaud C., « SolarCoronagraphy at Dome C : site testing and Prospects », EASPubl. Series, Epchtein & Candidi Ed., 25, 2007
•Epchtein N. , 2006, « Optical/IR Astronomy at Dome C »,ARENA, Workshop Concordia, Rome 26-28th April 2006
Colloques : 18
Production scientifique depuis le début du projet
Pour comprendre les mécanismes de la variabilité naturelle du climat autour dubassin nord Atlantique et replacer le réchauffement observé dans un contexte
plus large, il est essentiel d’acquérir des séries longues précédant l’èreindustrielle. En l’absence d’observations météorologiques avant le 17e siècle, ona recours à des indicateurs indirects des variations climatiques, comme lesarchives isotopiques, historiques ou biologiques. Ce projet a pour but d’effectuerdes reconstructions climatiques en Europe à partir d’observations phénologiquesfaites au cours de l’histoire. Ces observations comprennent les dates devendanges, dates de floraison d’arbres fruitiers et dates de moissons. Dans une
étude de faisabilité (Chuine et al. 2004), nous avons conçu un modèle decroissance de la vigne, que nous avons calibré sur le pinot noir et des observationsmétéorologiques. Nous avons montré qu’il était possible de reconstruire avecprécision la température de la saison chaude en Bourgogne, depuis 1370, à partirdes dates de vendanges rassemblées par E. Le Roy Ladurie. Nous étendons cetteméthodologie à d’autres enregistrements historiques en France et en Europe pourobtenir des reconstructions régionales du climat depuis le Moyen Age. Cette basede données « phénoclimatiques » est comparée aux bases de donnéesdendrochronologiques sur le dernier millénaire.
Résumé
Observations PHEnologiquespour le cLImat Européen
Pascal Yiou
71
Acronyme OPHELIEEdition 2005Durée du projetFinancement 170 000 €
Personnels (H-m) C + EC + IR : 65,2Autres IT : Recrutés : 36
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Phénologie• Climat• Histoire• Vigne• Céréales
YIOU Pascal, Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, CEA Saclay - CHUINE Isabelle,Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), UMR 5175 CNRS - Université de Montpellier 1 -Université de Montpellier 2 - Université Paul Valéry - CIRAD - SupAgro - EPHE, Montpellier -SEGUIN Bernard, Unité Agroclim, INRA, Avignon
Mercuriale de Narbonne sur l’arrivée de blé nouveau
le programmeblanc
72
Verrous scientifiques et technologiques, ou points dursDifficulté de recrutement d’un « ingénieur » pour évaluer et recueillir les archives phénologiques historiques. Nous avons choisi de travailler avec un historien maître deconférences, ce qui a facilité le repérage et la saisie des données anciennes (et le déchiffrage paléographique). Le recrutement d’un postdoctorant a connu quelques délais.Nous avons fini par recruter le meilleur possible. Les règles de fonctionnement des archives municipales, régionales ou départementales sont très variables et peuvent êtretrès contraignantes ou sources de retards pour la saisie et l’évaluation.
Résultats majeursNous avons constitué une base de données de bans de vendanges unique par son exhaustivité et sa documentation. Nous avons recueilli nombre de témoignages historiquessur des événements extrêmes climatiques (vagues de chaleur, sécheresses, tempêtes, pluies intenses…). Ces descriptions permettent de vérifier de manière qualitative lesreconstructions climatiques faites avec les données phénologiques. Parmi les données « inédites », on peut compter les dates de vendanges à Besançon, ainsi que le contextesocio-économique. Nous avons aussi relevé des données céréalières à Narbonne et Perpignan, sur une espèce qui n’est plus cultivée (la touselle anone). Des tests en conditionscontrôlées vont permettre d’exploiter ces données pour reconstruire des températures de printemps.
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
Obse
rvat
ions
PHE
nolo
giqu
es p
our
le c
LIm
at E
urop
éen
Conf
éren
ces• Le Roy Ladurie E., Daux V. & Luterbacher J., Le climat de Bourgogne et d’ailleurs (XIVe –
XIXe s.), Histoire, Economie et Société, 2007.• Garnier E., Mediterranean Climate Variability Over the Last Centuries : A Review, p. 45-47
(France), in J. Luterbacher J. et al. (eds.), Elsevier, p. 27-148, 2006• Garnier E.,. Les bocages normands à l’épreuve des catastrophes naturelles, in A. Antoine,
D. Maguerie (eds.), Bocages et Sociétés, Presses Universitaires de Rennes, p. 127-138,2006
• E. Garnier, Les hivers de la vallée de la Moselle XVIe-XIXe siècles, Journées d'EtudesVosgiennes, Presses Universitaires de Nancy 2, 2008, p. 71-84
Invitées•E. Garnier, Du témoignage climatique et de sa variabilité,
Séminaire Université de Besançon (27 février 2008)•P. Yiou, Contribution of the OPHELIE project to climate
reconstructions, Conférence MedClivar, La Londe les Maures(8-11 octobre 2007)
•P. Yiou, Reconstruire le climat à partir de donnéeshistoriques, Séminaire EHESS (11 janvier 2008)
•E. Garnier, «Une histoire du climat. À quoi ça sert ? Enjeuxet perspectives d’une recherche historique », Séminaire« Sociétés et cultures », Université de Rennes 2 (13décembre 2007)-
•Daux V., Yiou P., Le Roy Ladurie E., Mestre O., Chevet J.-M., et l’équipe d’OPHELIE (2007) Températures et datesde vendanges en France, colloque « Réchauffementclimatique, quels impacts probables sur les vignobles ? »Présentation orale, Dijon, 28-30 Mars 2007.
Colloques : 10
Production scientifique depuis le début du projet
Le but du projet est d’obtenir la première détection de l’émission radio d’unemagnétosphère d’exoplanète ou due à l’interaction planète-étoile magnétisée
(i.e. du type de l’émission radio aurorale de Jupiter ou celle du circuitélectrodynamique Io-Jupiter), pour ensuite mener des études approfondies dephysique exo-magnétosphérique comparative. Nos travaux théoriques en ontdémontré la pertinence, en particulier pour les Jupiters chauds (exoplanètesgéantes en orbite serrée) magnétisés ou orbitant autour d’une étoile magnétiséesitués jusqu’à une distance de quelques dizaines de parsecs. Les intérêts de cetterecherche sont multiples : détection directe, mesure de l’intensité du champ
magnétique exoplanétaire, contraintes sur l’environnement et l’interaction“plasma” étoile-planète, détermination de la période de rotation planétaire,validation des prédictions, première étape d’une physique exo-magnétosphériquecomparative. Le projet a nécessité le développement et l’installation en Ukrainede spectromètres numériques performants, la conduite de 100 nuits d’observation(60 effectuées), le développement de méthodes d’analyse. Plusieurs pulsars et leséclairs d’orages de Saturne ont été détectés à titre de validation de la chaînecomplète d’observation et traitement. L’analyse massive de données« exoplanètes » est en cours.
Résumé
La détection directe (et l’étude)des exoplanètes en ondes radio
Philippe Zarka
73
Acronyme RADIO-EXOPLAEdition 2005Durée du projetFinancement 300 000 €
Personnels (H-m) C + EC + IR : 106Autres IT : > 3Recrutés : 24
Discipline Sciences de l’univers et géo-environnement
Mots clés • Exoplanète• Jupiters chauds• Magnétosphère• Émission radio• Détection directe
ZARKA Philippe, LESIA, Observatoire de Paris - RAVIER Philippe, Ecole Polytechnique, Université d’Orléans -KONOVALENKO Alexander, Institut of Radio Astronomy, Kharkov, Ukraine - RYABOV Vladimir, Complex systems Dept, Future University, Hakodate, Japon
Antennes UTR-2, boîtiers d’amplification et filtrage construits à Nançay, et interface graphi-que des récepteurs installés à UTR-2.
le programmeblanc
74
Verrous scientifiques et technologiques, ou points durs• Émissions attendues extrêmement faibles (limite de détection) ; une demi douzaine d’équipes sont en concurrence dans le monde, sans qu’aucune détection n’ait encore
été obtenue.• Possibilité de non-existence des émissions recherchées du fait de l’effondrement de la dynamo planétaire pour les Jupiter chauds.• Développement et installation en Ukraine de spectromètres numériques performants.• Définition des cibles et des stratégies d’observation optimales.• Transfert, gestion, distribution, archivage et traitements complexes de >10 To de données.• Urgence à effectuer les observations durant le minimum d’activité solaire (≤ 2009).
Résultats majeurs• Mise en place, test, validation du système d’observation le plus sensible au monde dans la gamme 10-30 MHz (spectre dynamique et forme d’onde), permettant de
synthétiser 2 pinceaux radio fins.• Prédictions théoriques étendues sur l’émission radio des Jupiters chauds.• Développement d’algorithmes originaux d’élimination des parasites, correction des perturbations ionosphériques, dédispersion paramétrique et détection d’émissions
faibles.• Détection de pulses individuels de pulsars, élargissement temporel par propagation interstellaire.• Première détection « sol » autonome des éclairs d’orages de Saturne, étude à haute résolution temporelle.• Elucidation de la microstructure des émissions radio de Jupiter (observations en forme d’onde).
Publ
icat
ions
ACL
/bre
vets
La d
étec
tion
dire
cte
(et l
’étu
de) d
es e
xopl
anèt
es e
n on
des
radi
o
Conf
éren
ces• Zarka, P., Plasma interactions of exoplanets with their parent star and associated radio
emissions, Planet. Space Sci., 55, 598-617, 2007. • Grießmeier, J.-M., et al., Exoplanetary radio emission under different stellar wind
conditions, Planet. Space Sci., 55, 618-630, 2007.• Grießmeier, J.-M., P. Zarka and H. Spreeuw, Predicting low-frequency radio fluxes of known
extrasolar planets, Astron. Astrophys., 475, 359-368, 2007• Ryabov, V. B., B. P. Ryabov, D. M. Vavriv, P. Zarka, R. Kozhin, V. V. Vinogradov, and V. A.
Shevchenko, Jupiter S-bursts: narrow-band origin of microsecond subpulses, J. Geophys.Res., 112, A09206, 2007.
Invitées•Workshop « Astrophysics in the LOFAR era », LOFAR/
ASTRON, Emmen (NL), 23 - 27 April 2007.•Workshop Astrophysics qith e-LOFAR, Hamburg, Germany,
16-19/9/2008.•Zarka, P., Plasma-Star Interaction, in « Physics and
Astrophysics of Planetary Systems », EAS Publication Series,in press, 2008.
•Workshop « LOFAR and the Transient Radio Sky »,Amsterdam, 15-17/12/2008.http://www.transientskp.org/workshop/
Colloques : 5
Production scientifique depuis le début du projet
U S A Runité support de l’ANR
CNRS USAR3 rue Michel Ange
75794 Paris CEDEX 16