Description

L'Arctique est la région du monde qui subit les effets les plus rapides et intenses du changement climatique. Les poussières de haute latitude (ou high latitude dust, HLD) émises par érosion éolienne des sols sont un élément émergent et potentiellement crucial pour l’écosystème arctique. Les sources naturelles d’HLD incluent les sédiments glaciaires qui apparaissent progressivement à la suite du recul des glaciers et de la réduction de la couverture neigeuse sur différentes régions autour de l'océan Arctique. Les sources anthropiques sont liées particulièrement aux activités d'extraction minière, qui attirent de plus en plus l'attention au Groenland et Canada et dont l’importance est censée croître au cours des prochaines années. Les sources de HLD sont estimé couvrir plus de 500 000 km2, et etre potentiellement actives pendant la majeure partie de l'année en raison d'un climat sec, absence de végétation et de vents très forts pouvant disperser la poussière sur de vastes zones.
Les HLD présentent des effets divers sur les compartiments terrestres, atmosphériques, marins et cryosphériques. Notamment, elles peuvent influencer la disponibilité en lumière via l’absorption et diffusion du rayonnement atmosphérique. Déposé sur la surface, en tant que particule absorbant, les HLD peuvent accélérer la fonte des glaces. Les HLD peuvent également affecter les cycles biogéochimiques et la productivité primaire via l'apport de nutriments aux écosystèmes terrestres et marins. Les poussières peuvent appauvrir (lorsqu'elles sont émises) et enrichir (lorsqu'elles sont déposées) la surface avec une large gamme de macro et micronutriments, incluant des micro-organismes, des matières organiques, ainsi que des métaux lourds et des toxines qui peuvent etre adsorbés par les écosystèmes récepteurs.
L'impact des HLD sur l'écosystème Arctique, sa contribution aux changements climatiques régionaux et son influence sur l'environnement et la biodiversité reste à ce jour inconnu. Ce manque de connaissances est particulièrement critique si l’on considère que le rôle des HLD dans l'environnement arctique devrait progressivement s'accroître au cours des prochaines années en raison de l'augmentation des émissions dans un climat qui se réchauffe, due à la fois à l'exposition croissante des sources naturelles et à l'impact croissant des activités anthropiques.
Ce projet de thèse vise à progresser dans la caractérisation des HLD dans l'Arctique par une investigation expérimentale de leurs propriétés physico-chimiques à l’aide d'approches de laboratoire de pointe. Le travail de thèse portera en particulier sur leur composition inorganique et organique, espèces solubles, métaux et isotopes, qui ont une incidence sur les impacts écologique et traçabilité des HLD, ainsi que sur leurs propriétés spectrales d'absorption de la lumière, de relevance pour le transfert radiatif atmosphérique et la réflectivité de la neige. Les travaux de doctorat s'appuieront sur des expériences originales menées dans la chambre de simulation CESAM du LISA (https://cesam.cnrs.fr/), une infrastructure de classe mondiale permettant d'étudier les aérosols dans des conditions réalistes. L’étude ciblera les aérosols HLD générés à partir d'échantillons de sols naturels collectés dans des régions différents de l’Arctique. Le travail inclura des analyses chimiques avancées et modélisation optique pour restituer, à partir des mesures expérimentales, les paramètres de relevance pour le transfert radiatif et la télédétection, tels que l’indice de réfraction complexe ou leur absorption massique.

Compétences requises

Les candidats doivent avoir une formation en physique et chimie de l’atmosphère et en chimie physique expérimentale. Une expérience dans un ou plusieurs domaines parmi les aérosols/spectroscopie/modélisation optique/chimie/chimie organique est appréciée. Le.a candidat.e doit avoir une forte motivation, de l’enthousiasme, et un gout pour le travail en équipe. Une bonne métrise des langages de programmation (Phyton, R, ...) et de l'anglais (oral et écrit) est requise.

Bibliographie

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Mots clés

aérosols, Arctique, propriétés optiques, simulation en laboratoire, composition chimique