CDD DOCTORANT: Microfluidique methods pour l'analyse des capacités de nucléation de la glace des partic

Sujet de thèse :
Résumé :
Les océans couvrent plus des deux tiers de la surface terrestre et dominent largement l’hémisphère Sud. L’atmosphère marine constitue ainsi une composante essentielle du système climatique. Les aérosols marins, émis par l’action des vagues sous forme de gouttelettes produites lors de l’éclatement des bulles à l’interface air–mer, persistent dans l’atmosphère sous forme de particules de spray marin (Sea Spray Aerosols, SSA). Ces particules influencent le climat à la fois directement, en interagissant avec le rayonnement solaire, et indirectement, en agissant comme noyaux de condensation des nuages (CCN) et comme noyaux glaçogènes (Ice Nucleating Particles, INP).
La phase des nuages (liquide, mixte ou glacée) contrôle fortement leurs propriétés radiatives, leur durée de vie et leur capacité à produire des précipitations. Pourtant, la formation de cristaux de glace par nucléation hétérogène demeure l’une des principales sources d’incertitude des modèles climatiques, en particulier aux températures relativement chaudes (0 à –20 °C), où les concentrations en INP sont très faibles et difficiles à quantifier. Cette problématique est particulièrement importante dans l’océan Austral, une région clé pour le bilan radiatif global et dont les nuages sont encore mal représentés dans les modèles climatiques. Les instruments actuellement disponibles présentent des limitations majeures. Les méthodes en ligne sont principalement adaptées aux températures inférieures à –15 °C, tandis que les méthodes hors ligne nécessitent la collecte, le stockage et le transport des échantillons, ce qui peut engendrer des artefacts importants.
L’objectif général de cette thèse est d’étudier les liens entre la biogéochimie marine et la formation de noyaux glaçogènes dans l’océan Austral. Pour atteindre cet objectif, le projet s’appuiera sur le développement puis le déploiement d’un instrument fondé sur des techniques microfluidiques, une détection optique automatisée et un contrôle précis de la température (0 à –35 °C). Cet instrument miniaturisé et transportable permettra de quantifier les noyaux glaçogènes présents dans l’eau de mer et, à terme, dans les aérosols marins générés à bord des navires de recherche.
Le travail doctoral s’articulera autour de deux volets complémentaires.
Le premier volet portera sur la finalisation du développement, la validation d’un prototype existant et son optimisation pour la problématique des INP d’origine biologique attendus à de très faibles concentrations dans l’Océan Austral. Des échantillons collectés lors des campagnes océanographiques menées dans l’océan Austral à partir de 2027, notamment dans le cadre du programme MISO2 (R/ Investigator, Océan Pacifique Sud) pourront être utilisés pour tester la technique microfluidique en laboratoire en parallèle des techniques existantes. En termes de développement instrumental, notre objectif est d’aller plus loin et d’ex
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