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PhD Thesis presentation of Arnaud Mahieux

 

Arnaud thesis

Le travail de doctorat de Mr Arnaud MAHIEUX a concerné la calibration de l’instrument SOIR à bord de la sonde Venus Express ainsi que le développement d’un outil d’analyse des spectres enregistrés. Les différentes calibrations, effectuées en vol, comprennent les calibrations relatives au réseau à échelle (angle exact de Blaze et fonction de Blaze), au détecteur (non-uniformité pixel à pixel, courbe de sensibilité spectrale, relation entre les pixels et les nombres d'onde, résolution de l'instrument, intervalle d'échantillonnage spectral, rapport signal sur bruit, background thermique) et au filtre acousto-optique placé à l’entrée de l’instrument (relation entre la radio-fréquence d'excitation du filtre et les nombres d'onde, fonction de transfert du filtre). L’algorithme d'inversion spectrale a été développé spécifiquement pour le mode de mesure en occultation solaire : la méthode de la pelure d'oignons a été implémentée dans un algorithme dit d'Estimation Optimale. Cette méthode permet d'inverser l'ensemble des mesures spectrales en une fois. Les paramètres qui sont ajustés au sein de l'algorithme sont la densité de la ou des espèces absorbant dans la région spectrale concernée, la température, les paramètres de la ligne de base, qui permettent de déterminer les caractéristiques des aérosols. Les résultats concernant le dioxyde de carbone ont été particulièrement étudiés. Des profils verticaux de CO2 s'étendant de 70 km à 180 km d'altitude ont été analysés en profondeur. Ils ont notamment été comparés aux profils dits hydrostatiques, et des hypothèses quant à la dynamique agissant au niveau des deux terminateurs de Vénus ont été mis en avant.

Voir la thèse (en anglais)...

The work presented in the PhD thesis of Arnaud Mahieux concerns the calibration of the SOIR instrument onboard the Venus Express spacecraft as well as the development of an analysis tool to study the measured spectra. The different calibrations were obtained in-flight. These concern the echelle grating (exact Blaze angle computation, Blaze function), the detector (pixel-to-pixel non-uniformity, spectral sensitivity curve, pixel-to-wavenumber relationship, instrument resolution, spectral sampling interval, signal-to-noise ratio, thermal background) and the AOTF (wavenumber to AOTF frequency relation, AOTF transfer function). A spectral inversion algorithm has been developed specifically for the SOIR measurements in solar occultation. The onion peeling method has been implemented using the Optimal Estimation Method. This allows the inversion of the spectral data in one go, as well as the improvement of some instrumental characteristics. The algorithm variables are the densities of the species absorbing in the diffraction order, the temperature of the atmosphere under study, the spectral background parameters, that allow the determination of the Venus aerosols characteristics. Results concerning carbon dioxide are presented in this study. A selection of vertical profiles extending from 70km to 180km are analyzed in details. They are compared to the hydrostatic profiles, and propositions concerning the terminators' dynamics are formulated.

See the Thesis ...

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