Projet ANR-11-BS56-0002 – APOSTIC : Analyse des Observations Photométriques pour l'Etude du Climat deTItan
Programme : Blanc - SIMI 5-6 - Environnement, Terre et Espace (Blanc SIMI 5-6) 2011
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Pascal RANNOU (UNIVERSITE DE REIMS)
Partenaires : Laboratoire d'Études Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique; Astrophysique, Interprétation - Modélisation, Paris-Saclay; Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique
Montant : 480000.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 48 mois
Résumé : La but de ce projet est de comprendre le système climatique de Titan en utilisant un modèle de climat, et des données météorologiques provenant d' observations récentes . Depuis l'arrivée de Cassini Huygens en 2004 et en 2005, notre connaissance de Titan a considérablement augmenté. Un nouveau monde a été découvert, mais, jusqu'à présent, de nombreux aspects de l'atmosphère de Titan n'ont pas été pleinement étudiés. En outre, le mécanisme complexe du climat de Titan est loin d'être compris. Les travaux déjà publiées avec les observations photométriques de Cassini concernent généralement les aspects les plus spectaculaires (les nuages), et ne constituent pas une description complète. Les caractéristiques de surface sont essentiellement étudiées pour leur morphologie, mais la réflectivité de la surface absolue n'est pas abordée. D'autres aspects, comme les ondes, par exemple, sont clairement observées, mais pas étudiés.
Pour comprendre le système complexe de Titan, nous devons d'abord mieux caractériser les propriétés physiques de l'atmosphère et la surface. La première partie de ce projet consiste à faire une analyse exhaustive des observations de plusieurs instruments (VIMS, ISS, et CIRS) et de caractériser les propriétés physiques de la brume, des condensats, des nuages et de la surface. Nous prévoyons de faire une analyse détaillée des données photométriques prises par Cassini, afin de caractériser les aspects quantitatifs de l'atmosphère. Nous allons utiliser des modèles de transfert radiatif pour modéliser la photométrie et réaliser des analyses quantitatives. À la fin de cette phase, nous prévoyons de produire des cartes 3D de l'opacité et les propriétés physiques (taille, comportement spectral, etc ..) des couches de brume et du brouillard troposphérique, de la couverture nuageuse, et leur évolution avec le temps. Nous allons aussi retrouver des informations quantitatives sur la surface, principalement, des contraintes sur la réflectivité de la surface et, éventuellement, sur la composition. Cette partie du travail est essentiellement une description climatologique de Titan. Souvent, les liens entre les différentes composantes de l'atmosphère ne sont apparents, et ne peuvent être interprétés que par un modèle. 
La deuxième partie, et la motivation principale de ce projet, est l'utilisation d'un modèle de climat en 3 dimension (3D IPSL-GCM) et de comparer ses prédictions à la climatologie élaborées dans la première partie. Le modèle nous permettra d'analyser et de d'utiliser des diagnostics, même non observables (e.g., flux et tendances), afin comprendre les liens entre les différentes grandeurs observables. Ainsi, durant cette phase des travaux, nous serons en mesure de comprendre et de décrire l'interaction complexe entre les différentes composantes de Titan (vent, température, brume, nuages, surface et de méthane dans l'atmosphère, autres condensats et propriétés de surface). Nous serons également en mesure de compléter le modèle avec de nouveaux processus, si nécessaire, et de produire de nouvelles simulations, afin d'améliorer les prédictions. 
À la fin du projet, nous prévoyons d'avoir une description détaillée et en 3D de la mécanique de l'atmosphère et des couplages dans le système de Titan (atmosphère + surface). Par exemple, les boucles de rétroaction fortes dans la stratosphère (entre la dynamique, la brume et le transfert radiatif) et dans la troposphère (la brume, des nuages, des espèces gazeuses, liquides à la surface et la circulation) doivent être clarifiées. Nous nous attendons à avoir résolu des questions essentielles comme les sources et puits de la brume, du méthane et des autres espèces, leur avec les distributions observées dans l'atmosphère. Nous prévoyons également de déterminer la nature de la surface, et son interaction avec l'atmosphère en terme d'échange et d'influence. {…}