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Ph D French Abstract

Dès les premières mesures de température de Mariner 6 dans les années 70, il a été démontré que la structure thermique de l'atmosphère martienne est principalement contrôlée par ses aérosols, et la diffusion du rayonnement solaire et infrarouge qu'ils occasionnent. Le champ de température évolue ainsi au gré des poussières minérales et des nuages de glace d'eau.

Une étape fondamentale de la simulation du climat martien est donc la modélisation exacte de l'évolution des aérosols, de leurs propriétés physiques, et enfin de leur effet radiatif. L'objectif de cette thèse est de modéliser et comprendre l'impact des aérosols sur le climat actuel et passé de la planète Mars. Nous utilisons pour cela le Modèle de Climat Global (GCM) du LMD, ainsi que les observations du spectromètre imageur OMEGA à bord de Mars Express.

L'atmosphère de Mars vue au limbe, montrant la couche de poussière et les nuages de glace d'eau au-dessus des volcans de Tharsis (MY27, Ls = 240°, image MOC PIA04285).

Un module améliorant le calcul de l'extinction par les aérosols est alors implémenté dans le GCM martien du LMD, et permet de prendre en compte au cours de la simulation les variations 3D des propriétés radiatives des particules en fonction de leur évolution en taille.

Le modèle est d'abord utilisé pour revisiter l'impact radiatif de la poussière atmosphérique. De nouvelles propriétés des poussières sont utilisées et couplées à un schéma de transport guidé par les opacités observées. Pour la première fois, les températures simulées sont en accord avec les observations sans que l'on ait besoin d'ajuster artificiellement l'opacité des poussières.

Ce cycle des poussières est ensuite couplé au cycle de l'eau, et l'effet radiatif des nuages est ajouté. Pour mieux contraindre ces travaux, l'évolution diurne des nuages est d'abord cartographiée grâce au spectromètre imageur OMEGA, puis la taille des cristaux et l'opacité des nuages sont mesurées.

Le cycle de l'eau du GCM est ensuite ajusté à ces observations, et l'effet radiatif des nuages est analysé. Un assèchement global du cycle de l'eau est observé, tandis que les derniers biais de température significatifs disparaissent, montrant le fort contrôle des températures par les nuages.

Le rôle joué par les poussières lors des changements climatiques récents est enfin mis en évidence dans un scénario expliquant l'origine des glaciations des moyennes latitudes Nord. La répartition longitudinale des dépôts est expliquée, et la sensibilité de la glaciation aux paramètres orbitaux et à l'inertie thermique de la glace est étudiée.

Vue en perspective des dépôts glaciaires de Deuteronilus Mensae, vers 40°N. La scène fait 14 km de large, et le dénivelé est d'environ 1 km. Image CTX et topographie MOLA. Réalisation: James Dickson.