UE Observation Satellite et Applications au Climat Responsable de l’UE : Alain Miffre Master de Physique Présentation de l’UE Climat aux étudiants du M1 Physique, 30 septembre 2015, Amphithéâtre Gouy. 1

Contexte scientifique, enjeux Episode de pollution aux particules fines sur Paris (avril 2015). Nouveau record des émissions de CO 2 en 2013 Le Monde.fr | à 19h29 | Emission de gaz à effet de serre (record mondial en 2014). Observation satellite du trou dans la couche d’ozone en Arctique (2013) et 2016 annoncées parmi les années les plus chaudes Le Monde.fr avec AFP | à 11h11 Avec le réchauffement climatique, les Alpes s’affaissent Le Monde.fr avec AFP | à 10h41 La Terre a connu un nouveau record de chaleur en août 2015 Les Echos | Le à 12:01 Températures. 2015, année de tous les records ? Le mois d’août 2015 a battu un record, avec 0,88°C d’augmentation par rapport à un mois d’août du XXème siècle. Le mois d’août 2014 avait déjà été le plus chaud jamais enregistré, avec 0,75°C d’augmentation. La Terre n’en finit plus de se réchauffer. Glaces arctiques. L'étendue des glaces arctiques en juin 2015 est 7,7% au-dessous de la moyenne de 1981 à Conférence Paris Climat 2015 (COP 21, GIEC). GIEC: Groupement d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat. Nouvel épisode de pollution aux particules fines à Paris. Le Monde.fr | | Présentation de l’UE Climat aux étudiants du M1 Physique, A. Miffre 2

Objectifs scientifiques de l’UE Comprendre les phénomènes physiques liés au climat. Réchauffement climatique, fonte des glaciers, tempêtes tropicales, élévation des mers. C’est un travail de physicien(ne). Nécessaire car pour agir, il faut comprendre. Méthodologie : observation par satellite. Observation précise et sur le long terme, analyse des incertitudes associées. Objectifs de l’UE Objectifs pédagogiques de l’UE Associer les contenus appris en Licence et en Master 1 Optique, thermodynamique, mécanique, physique atomique et moléculaire, spectroscopie. Intégrer de nouveaux contenus, spécifiques à l’UE Climat (niveau M1) (exemple : résolution des équations de Fredholm pour la mesure de profils verticaux). Réaliser une étude de cas sur les phénomènes climatiques extrêmes Sujet au choix, travail en équipe (3 à 4 étudiants). Présentation de l’UE Climat aux étudiants du M1 Physique, A. Miffre 3

Contenus scientifiques enseignés 1. Enjeux liés à l’étude du climat, certitudes et incertitudes Observations récentes et questions ouvertes en physique du climat, intérêt des satellites. Apports scientifiques de la conférence Paris Climat Les satellites d’observation du climat et leurs orbites Position et mouvement d’un satellite, satellites géostationnaires, héliosynchrones, polaires. 3. Introduction au transfert radiatif pour étudier le climat Comprendre le signal radiométrique émis ou reçu par un satellite (diffusion, absorption, spectroscopie optique). 4. Applications du transfert radiatif à l’étude du climat Mesure par satellite de la température des océans, de la concentration en ozone, en vapeur d’eau. Mesure de l’ozone par le satellite GOME: ozone troposphérique (à gauche), trou dans la couche d’ozone en Arctique (à droite). Orbite du satellite TERRA, exemple d’image satellite obtenue à 12h. Spectre des principaux gaz à effet de serre incriminés en climatologie. Présentation de l’UE Climat aux étudiants du M1 Physique, A. Miffre 4

Organisation pratique Cours A. Miffre (Maître de Conférences à l’ILM, TD P. Rairoux (Professeur à l’ILM, − Serveur SPIRAL de l’UE Rappels de Licence et compléments de cours, Animations vidéos, Liens vers sites internet spécialisés, Vulgarisation scientifique. − Visite d’expériences de laboratoire sur la physique du climat − Exposés oraux sur les phénomènes climatiques extrêmes Réalisation d’une étude de cas. Travail par groupe de 3 ou 4 étudiants. Expérience laser pour l’étude du climat (ILM, Equipe OET). Mesure, dans l’atmosphère, de la concentration en particules fines et gaz à effet de serre. (Equipe OET) Présentation de l’UE Climat aux étudiants du M1 Physique, A. Miffre 5

Exposés oraux sur les phénomènes climatiques Démarche de physicien (questionnement, analyse scientifique). Par groupe de 4 étudiants, présentation orale (15 min + 5 min de questions) Compte pour 5 points / 20 à l’examen final (rentable : -1, +5 !). 1- Inondations et climat 5- Fonte des glaciers et climat 8- Cyclones, tempêtes et climat 4- Biodiversité, variabilité végétale et climat Autre idée d’exposés ? Venir m’en parler ! Travail à effectuer 2- Nuages et climat 3- Mesure par satellite des gaz à effet de serre 6- Mesure par satellite des poussières désertiques et volcaniques 7- Paralysie des transports et climat Présentation de l’UE Climat aux étudiants du M1 Physique, A. Miffre 6

A qui s’adresse cette UE ? − Poursuite d’études en M2 Environnement, Atmosphère, Radioprotection (EAR) − Poursuite d’études en M2 Physique fondamentale (PhysFond) Optique, Environnement et Télédétection Processus ultra-brefs Spectrométrie moléculaire et applications − Culture scientifique, étudiants curieux et intéressés par cette thématique. Présentation de l’UE Climat aux étudiants du M1 Physique, A. Miffre 7

Stage M1 Physique 2013, Kiruna (Suède) Perspectives de l’UE Exemples de stages dans le domaine Stage M2 EAR 2012, CNES (Toulouse, France) Utilisation de l’ozone mesuré par satellite pour valider les modèles de climat. Méthodes d’analyse pour le satellite Ice Cloud (Retrieval methods for Ice Cloud Imager) Besoin croissant : Forte demande de personnes compétentes dans ce domaine ( => un job) ! Stage M1 Physique 2014, ILM (Lyon, France) Utilisation de la diffusion optique pour étudier les particules fines de l’atmosphère. Stage M2 EAR 2015, Berkeley (Etats-Unis) Modélisation du climat, modèles Tempest et Chomco. Présentation de l’UE Climat aux étudiants du M1 Physique, A. Miffre 8