La connaissance des phénomènes électriques dans l'atmosphère et, en particulier, leurs relations avec la convection profonde, présente un intérêt dans plusieurs champs d'application comme la prévision météorologique et climatique ou la chimie de l'atmosphère. Les décharges atmosphériques sont des traceurs qui présentent l'avantage d'être relativement facile à détecter depuis les satellites ou à partir de réseaux sol, à l'échelle locale ou synoptique. Elles sont caractérisées par un nombre relativement important de paramètres qui varient avec le type précipitation, la nature et la topologie du sol ou la latitude. Elles se développent dans les nuages (IC) ou entre le nuage et le sol (CG) et l'écoulement des charges passe par plusieurs phases ayant chacune une signature électromagnétique relativement bien caractérisée. Des correspondances spatiale et temporelle ont été mises en évidences à plusieurs endroits du globe mais certaines questions subsistent encore et les corrélations quantitatives doivent être poursuivies.
Le laboratoire GEPASUD (anciennement Terre-Océan) a développé un réseau de localisation de la foudre qui opère dans un rayon de 250 km autour de Tahiti. On peut aujourd'hui distinguer les différents types de décharges et estimer le sens et l'amplitude des courants des décharges de type CG. Le laboratoire GEPASUD appartient également au réseau international WWLL (Wide World Lightning Location) qui fournit mensuellement la localisation des décharges tout autour du globe avec une précision correcte mais une efficacité réduite.
Le Pacifique, dans sa partie tropicale sud, comprend une longue bande de convergence très active en terme de convection profonde : la Zone de Convergence du Pacifique Sud (SPCZ en anglais). Elle s'étend à partir de la Nouvelle-Guinée en direction du Sud-Est. La position et l’intensité de la ZCPS sont étroitement liées aux variations saisonnières mais semblent dépendre également de variations intrasaisonnière tel que la MJO, interannuelle, la plus connue étant l’ENSO voire interdécennale comme l’IPO. Durant l'été austral la ZCPS est particulièrement active (NDJFMA) et s'étend jusqu'aux Gambier en passant par les Australes (extrême Est de la Polynésie française). Le climat de la Polynésie française est donc fortement dépendant de son activité. Sa position et son intensité sont définies en terme de précipitation mais peuvent être corrélées avec d'autres paramètres météorologiques. L'objet de ce stage est précisément de poursuivre une étude démarrée en 2006 et qui a mis en évidence une corrélation très marquée entre la position et l'intensité de la ZCPS et son activité électrique sur une année (Ortéga & Guignes, 2007). Le travail de l'étudiant consisterait à affiner cette corrélation en utilisant des données du réseau WWLL sur 4 ans et, éventuellement des données satellites (LIS). Cette étude sera menée avec le concours scientifique et technique de l'antenne de Polynésie française de Météo France.
Le stage proposé (voir sujet de stage de MASTER II) pourrait déboucher sur un travail de thèse où deux axes seraient développés. Le premier, dépendant du stage de MASTER II, aurait pour objectif d'étudier la corrélation entre la position de la ZCPS et les oscillations climatiques que l'on observe dans le Pacifique Sud (Maden-Julian et ENSO) à partir des données foudre fournies par les satellites depuis un peu plus d'une dizaine d'années. On pourrait ainsi apporter une contribution à l'étude des évolutions climatiques à court et long termes. Le second porterait sur l'exploitation d'un réseau de GPS que le laboratoire est en train de développer à l'échelle de la Polynésie française (mise en place d'un réseau de marégraphes équipés de GPS, financement ANR 2006). En effet, le signal GPS permet aujourd'hui d’accéder au contenu intégré en vapeur d'eau (CIVE ) à partir de la mesure des délais induits par sa traversée de l’atmosphère. Ces dernières années s'est développée une nouvelle méthode de traitement de ces données, l’inversion par tomographie, qui permet d’accéder au profil vertical de la vapeur d’eau troposphérique. Sur l'ensemble de ce Territoire, la densité des GPS sera bien trop faible pour espérer une résolution verticale, mais des contenus intégrés en vapeur d'eau pourront être déduits au niveau de 5 îles. D'autre part, Météo France procède à un lâcher quotidien de 5 radiosondes sur tout le Territoire de PF et d'un lâcher bi-quotidien, à Tahiti. Le lieu des GPS et de ces radiosondages coïncide à trois endroits. Une validation des CIVE sera alors possible grâce à la collaboration active de Météo France. En revanche sur l'île de Tahiti, deux GPS sont déjà en fonctionnement depuis plusieurs années et un ou deux supplémentaires pourraient être installés (demande LEFE et ANR en cours). Cette disposition rapprochée des ou quatre GPS permettra l'utilisation de méthodes tomographiques pour évaluer le profil vertical d'humidité dans la troposphère. Un stagiaire post-doctoral débute actuellement un traitement des données du GPS du laboratoire GEPASUD acquises sur une période de huit ans.
L'objectif de ce travail de thèse serait tout d'abord, d'
apporter une contribution au développement des méthodes d'analyse du délais
troposphérique que subissent les signaux GPS. D'autre part, au niveau de la
troposphère, la prévision à court terme nécessite une connaissance précise du
champ de vapeur d'eau. L'antenne de Météo France en Polynésie française
expérimente actuellement le modèle de Prévision Numérique ALADIN (Aire Limitée, Adaptation
dynamique, Développement InterNational) qui est un modèle à domaine limité et à
maille fine pour réaliser ses propres prévisions. L'assimilation des données GPS dans ce type de modèle de
prévision numériques pourrait être envisagée et permettrait d'améliorer la
prédiction quantitative des précipitations et de l'activité électrique. Enfin, la
prévision climatique a également recours à des modèles qui reproduisent la
chimie atmosphérique à grande échelle, à court et à long termes. Météo France a
développé un modèle de chimie de l'atmosphère, Mocage (MOdèle de Chimie
Atmosphérique de Grande Echelle). Une projet de mise en place d'un
"Observatoire de l'Environnement Polynésien" reposant sur la
collaboration entre le Laboratoire GEPASUD et le Laboratoire d'Aérologie de
Toulouse fait actuellement l'objet de demande de financement à la LEFE et à
l'ANR.