Soutenance de thèse : Dépendance en température des continua de la vapeur d'eau par spectroscopie d'absorption laser de haute sensibilité

Cette thèse porte sur la caractérisation du continuum d'absorption de la vapeur d'eau, une contribution spectrale variant lentement avec le nombre d'onde qui s'ajoute aux raies d'absorption du monomère et qui joue un rôle majeur dans le bilan radiatif atmosphérique, en particulier dans les fenêtres de transparence. Ce travail se concentre sur la fenêtre à 1.6 µm, où le continuum atteint des valeurs parmi les plus faibles de l'infrarouge, et exploite la technique de spectroscopie à cavité résonnante (cavity ring-down spectroscopy, CRDS) pour sa très grande sensibilité et sa stabilité de ligne de base.
Le self-continuum de la vapeur d'eau pure a été mesuré à cinq températures comprises entre 284.9 K et 332.2 K sur 30 points spectraux, incluant la première détermination sous la température ambiante dans cette fenêtre. Une décroissance marquée avec la température est observée (facteur 2.2 sur 47 K à 5 875 cm⁻¹), globalement en bon accord avec le modèle MT_CKD4.3, à l'exception du bord bas-énergie où le modèle surestime les valeurs. La comparaison avec une modélisation combinant les ailes lointaines des raies (Ma et Tipping) et les dimères quasi-liés (Simonova et al.) reproduit correctement le comportement mesuré sur l'essentiel de la fenêtre, un écart subsistant au centre et suggérant une contribution additionnelle, possiblement liée aux dimères liés.
Le foreign-continuum a été étudié pour la première fois en température (296–352 K) dans cette fenêtre, pour les mélanges H₂O-air, H₂O-O₂ et H₂O-N₂ à deux points spectraux. Contrairement à la dépendance en 1/T du modèle MT_CKD4.3 et aux prédictions du modèle des ailes lointaines, une augmentation nette et systématique du continuum avec la température est mise en évidence, un résultat inédit dont l'origine physique reste à expliquer. Enfin, le foreign-continuum H₂O-CO₂, pertinent pour la modélisation des atmosphères riches en CO₂ (Mars, exoplanètes telluriques), a été caractérisé à trois points spectraux ; aucune dépendance en température significative n'y a été observée, en contraste avec les autres gaz perturbateurs étudiés.
Ces résultats fournissent une base expérimentale nouvelle et robuste pour l'amélioration des modèles semi-empiriques de continuum utilisés en transfert radiatif atmosphérique.