Reconstruction of the solar spectral UV irradiance for the characterization of planetary atmospheres
Description
The knowledge of the solar spectral irradiance in the UV and its variation in time is a key problem in aeronomy but also in climatology and in solar physics. While the Extreme UV (10-121 nm) range is important for thermosphere/ionosphere specification, the Far UV and Middle UV ranges are essential for climate modelling. However, the continuous monitoring of the UV irradiance is a difficult task. Space instruments are indeed suffering from ageing but also signal contamination of many kinds. Because of the lack of long-term measurements of the whole UV range, most thermosphere/ionosphere and climate models rely today on proxies for the solar irradiance, which may however not reflect very well the variability. As an alternative, we proposed in this work to use a few radiometers with properly chosen passbands in order to reconstruct the solar UV irradiance. Using a multivariate statistical approach, we first characterize the high redundancy as well as the different features of the solar UV irradiance. With four passbands from already existing instrument, we test our concept: the solar UV flux is reconstructed with a relative error of about 20%. This work proposes then to define a new kind of instrument, which may use wide bandgap materials as detectors selecting moreover the spectral range without using filters. Filters are indeed very sensitive to the degradation. This new instrument could reconstruct very well some spectral lines important to the Earth thermosphere specification. This thesis finally proposes to model the impact of the solar UV flux on the atmosphere of Ganymede. We predict some atmospheric emissions in the framework of future space mission to Jupiter. (author)
Abstract (French)
La connaissance du flux UltraViolet (UV) solaire et de sa variabilite dans le temps est un probleme cle aussi bien dans le domaine de l'aeronomie qu'en physique solaire. Alors que l'extreme UV, entre 10 et 121 nm, est important pour la caracterisation de l'ionosphere, l'UV entre 121 et 300 nm l'est tout autant pour les modelisations climatiques. La mesure continue de l'irradiance dans l'UV est cependant une tache ardue. En effet, les instruments spatiaux etant dans un environnement hostile se degradent rapidement. De nombreux modeles bases sur des indices solaires sont alors utilisees lorsque peu de donnees sont disponibles. Pourtant, l'utilisation de ces indices ne permet pas d'atteindre aujourd'hui une precision suffisante pour les differentes applications en meteorologie de l'espace. Comme alternative, ce travail de these met en avant l'utilisation de bandes passantes pour reconstruire l'irradiance solaire dans l'UV. En utilisant des methodes d'analyse statistique multivariee, ce travail met tout d'abord en evidence la forte coherence de la variabilite spectrale de l'irradiance dans l'UV, ainsi que ses principales caracteristiques. Une premiere etape consiste a utiliser des bandes passantes existantes afin de tester la faisabilite de notre approche: le flux UV peut ainsi etre reconstruit avec une erreur relative d'environ 20%, une bien meilleure performance qu'avec l'utilisation d'indices solaires. Afin de limiter les problemes de degradation lies a l'utilisation des filtres, nous proposon un instrument d'un genre nouveau base uniquement sur des detecteurs a larges bande interdite permettant de selectionner une bande spectrale (notamment pour l'UV a partir de 120 nm). Un tel radiometre permettrait de reconstruire les raies spectrales importantes pour la specification de la thermosphere terrestre avec une bonne precision. Enfin, une modelisation de l'impact du flux UV solaire sur l'atmosphere de Ganymede est exposee. Les emissions atmospheriques pour quelques especes sont alors calculees, afin de proposer quelques recommandations pour les futures missions pour Jupiter. (auteur)Files
53024623.pdf
Files
(13.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:8658560e86fdbb7eaf6ae709229333e1
|
13.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Original title (French)
- Reconstruction du spectre UV solaire en vue de la caracterisation des environnements planetaires
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 278 p.
- Report number
- FRNC-TH--12552
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 53024623
- Subject category
- S79: ASTROPHYSICS, COSMOLOGY AND ASTRONOMY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- AIRGLOW; IONOSPHERE; JUPITER PLANET; MULTIVARIATE ANALYSIS; PHOTOIONIZATION; RADIANT FLUX DENSITY; RADIOMETERS; SOLAR ATMOSPHERE; SOLAR FLARES; SOLAR FLUX; SPECTRAL RESPONSE; ULTRAVIOLET RADIATION
- Descriptors DEC
- ATMOSPHERES; EARTH ATMOSPHERE; ELECTROMAGNETIC RADIATION; FLUX DENSITY; IONIZATION; MATHEMATICS; MEASURING INSTRUMENTS; PLANETS; RADIATION DETECTORS; RADIATION FLUX; RADIATIONS; SOLAR ACTIVITY; STATISTICS; STELLAR ACTIVITY; STELLAR ATMOSPHERES; STELLAR FLARES
Optional Information
- Notes
- 213 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses