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Monte Carlo, collisions nulles, synthèse d'image

L'accélération du lancer de rayon en milieu volumique complexe et son utilisation dans un code de rendu physiquement réaliste de scènes nuageuses, mis à la disposition de la communauté atmosphérique, est au coeur des mes travaux de thèse. Cet article présente l'idée clé qui a permis d'atteindre l'insensibilité du temps de calcul à la complexité du volume, décrit les bibliothèques du star-engine spécifiques au rayonnement atmosphérique, et le code de rendu développé à l'aide de ces bibliothèques.

Nous pensons que ces méthodes, et le cadre théorique associé qui repose sur une modélisation des processus physiques en espace de chemins, ont un énorme potentiel pour commencer à répondre aux questions sociétales qui concernent le climat et l'énergie, comme pour la thermique du bâtiment en milieux urbains par exemple :

A l'origine de cette proposition informatique, les formulations intégrales à collisions nulles proposées par Mathieu Galtier en 2013. Elle sont également à l'origine d'autres travaux autour des méthodes de Monte Carlo :

Transfert radiatif atmosphérique

En parallèle de développements méthodologiques, mon activité de recherche produit des analyses des processus radiatifs nuageux, dans le but de caractériser les interactions nuages–rayonnement à l'échelle des champs nuageux. L'une des conséquences d'une meilleure compréhension de ces processus est l'amélioration des paramétrisations du transfert radiatif utilisées dans les modèles de climat. J'ai également travaillé au projet de développement d'algorithmes pour l'exploitation de données satellites EarthCare (projet CARDINAL financé par l'ESA). En collaboration étroite avec des chercheurs d'Environnement et Changements Climatiques Canada, nous mettons au point un procédure pour mesurer la qualité des produits d'inversion nuageux, basée sur des simulations 3D de transfert radiatif comparées à des mesures indépendantes de rayonnement

Calibration des modèles

Le projet ANR HIGH-TUNE vise à concevoir, développer et appliquer une chaine d'outils facilitant la calibration des modèles de grande échelle. Trois articles scientifiques présentent les résultats de ce projet. La première partie décrit la philosophie de l'outil et l'illustre sur un cas simple. La seconde partie illustre le passage d'une première étape de calibration en 1D à la calibration globale du modèle 3D LMDZ. La troisième partie présente la calibration d'une paramétrisation du rayonnement (ecRad) en mode ``offline'', et se concentre sur les paramètres qui permettent de décrire la géométrie des nuages.

Analyse et développement des paramétrisations

Une partie de mes travaux concerne l'analyse de processus et l'amélioration des paramétrisations physique des modèles de climat, en dehors du transfert radiatif. Ces travaux utilisent souvent des simulations atmosphériques à haute résolution où les processus sont résolus explicitement. L'application d'outils d'analyse comme objects aux champs issus des simulations permet d'extraire des informations sur les caractéristiques des objets ou processus étudiés.