Impacts sur la dynamique atmosphérique et détectabilité de la géo-ingénierie par des injec-tions d'aérosols dans la stratosphère dans des scénarios idéalisés et contraints par la géopolitique // Impacts on atmospheric dynamics and detectability of stratos

Cette thèse, financée par l'ANR (PEPR TRACCS, projet GEOSIC), vise à étudier l'impact de la géo-ingénierie solaire sur la dynamique atmosphérique. La géo-ingénierie solaire (SRM) englobe des propositions de méthodes pour atténuer certains des impacts du changement climatique, mais elle n'agit pas sur la cause de celui-ci. La SRM est majoritairement étudiée avec la modélisation climatique, et la faisabilité d'un déploiement reste actuellement incer-taine. Néanmoins, elle est aussi maintenant entrée dans les discussions politiques, suscitant des questionnements auxquels il faudra répondre avec des connaissances scientifiques. La méthode d'injections d'aérosols dans la stratosphère (SAI) vise à renforcer la couche d'aérosols stratosphérique, par exemple via l'injections de SO2 gazeux qui ensuite se trans-forme en aérosols sulfatés. Les variations de cette couche d'aérosols peuvent modifier la structure thermique et la circulation stratosphériques, ayant des impacts dynamiques à l'échelle globale. Ces impacts peuvent être manifestés par des changements dans la QBO, la mousson, la NAO et le vortex polaire, par exemple.
Ce projet de thèse utilisera le modèle de climat de l'IPSL (IPSL-CM) pour étudier et analyser l'impact potentiel du SAI sur la dynamique et la détectabilité du déploiement du SAI. L'IPSL-CM contient un module de microphysique des aérosols stratosphériques. Il a récemment a été couplé avec un « contrôleur » qui permet de simuler des acteurs déployant la SAI en op-timisant les injections afin d'atteindre un objectif climatique spécifique : par exemple, température globale, précipitations dans l'hémisphère Nord, et cetera. En particulier, le projet inclut l'intégration des scenarios de déploiement élaborés avec des contraintes venant des sciences humaines et sociales (droit, gouvernance, sécurité) dans la modélisation clima-tique, et l'impact de tels scenarios SAI sur le système climatique. Ces scenarios seront mis en place dans les simulations via le contrôleur mentionné ci-dessus.
La thèse inclut de la modélisation climatique avec l'IPSL-CM en utilisant des scenarios SAI « classiques » telle que ceux issus de l'exercice d'intercomparaison de modèles GeoMIP et des scenarios SAI développés dans cadre du projet GEOSIC, et l'analyse des résultats pour quantifier les sources des changements des différents phénomènes dynamiques. Un simula-teur d'observations (lidar par exemple) sera mis en place pour étudier la détectabilité des déploiements initiaux très faibles, identifier des seuils de détection des instruments actuels et évaluer les besoins pour des instruments futurs.
Le/la doctorant(e) prendra en main le modèle climatique de l'IPSL, l'IPSL-CM, et effectuera les simulations nécessaires, incluant des simulations de calibration du contrôleur. Les simulations GeoMIP du CMIP6 seront également à disposition pour effectuer les premières ana-lyses dynamiques en attendant les nouvelles simulations. Le/la doctorant(e) utilisera et développera des scripts Python pour l'analyse des résultats et pourra participer au développement des codes comme le simulateur d'observations et l'amélioration du contrôleur.
Les travaux et les résultats seront publiés dans des journaux scientifiques à comité de lecture et présentés dans des conférences internationales et des réunions et webinaires du projet GEOSIC et du programme PEPR TRACCS. Le/la doctorant(e) sera co-encadré(e) entre le LATMOS (A. Määttänen) et le LMD (A. Podglajen), et travaillera dans une équipe de chercheurs spécialistes de la physique atmosphérique et des ingénieurs de recherche experts en modélisation et interagira avec une équipe plus large et interdisciplinaire dans le projet GEOSIC.
Les candidatures se feront en mars-avril via le portail emploi du CNRS (date limite prévisionnelle le 17 avril). Les candidat(e)s potentiel(le)s sont invité(e)s à contacter A. Määttänen (anni.maattanen@latmos.ipsl.fr) pour avoir des informations supplémentaires.
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This thesis, funded by the ANR (PEPR TRACCS, GEOSIC project), aims to study the impact of solar geoengineering on atmospheric dynamics. Solar geoengineering (SRM) includes methods proposed for mitigating some of the impacts of climate change, but without addressing its cause (greenhouse gases). SRM is mainly studied using climate modeling, and the feasibility of SRM deployment is currently uncertain. Nevertheless, the topic is now discussed also among decision-makers, raising questions that will need to be addressed by the scientific community. The method of injecting aerosols into the stratosphere (SAI) aims to strengthen the natural stratospheric aerosol layer, for example by injecting SO2 gas in the stratosphere, which then transforms into sulphate aerosols. The induced variations in this aerosol layer can alter the thermal structure and circulation of the stratosphere, with dynamic impacts on a global scale. These impacts can manifest themselves in changes in the QBO, the monsoon, the NAO, and the polar vortex, for example.
This thesis project will use the IPSL climate model (IPSL-CM) to study and analyse the potential impact of SAI on the dynamics and detectability of SAI deployment.
The IPSL-CM contains a stratospheric aerosol microphysics module, and it has recently been coupled with a “controller” that simulates actors deploying SAI by optimizing injections to achieve a specific climate objective: for example, global temperature, precipitation in the Northern Hemisphere, etc. In particular, the project includes the integration of deployment scenarios developed with constraints from the humanities and social sciences (law, governance, security) into climate modelling, and the impact of such SAI scenarios on the climate system. These scenarios will be implemented in the simulations via the above-mentioned controller.
The thesis includes also climate modelling with IPSL-CM using “classic” SAI scenarios such as those from the GeoMIP model intercomparison exercise and SAI scenarios developed as part of the GEOSIC project, and analysis of the results to quantify the sources of changes in different dynamic phenomena. An observation simulator (e.g., lidar) will be set up to study the detectability of very small initial deployments, identify detection thresholds for current instruments, and assess the needs for future instruments.
The doctoral student will learn to use the IPSL climate model, IPSL-CM, and perform the necessary simulations, including controller calibration simulations. CMIP6 GeoMIP simulations will also be available to perform initial dynamic analyses while awaiting the new simulations. The doctoral student will use and develop Python scripts for analysing the results and may participate in the development of codes such as the observation simulator and controller improvement.
The work and results will be published in peer-reviewed scientific journals and presented at international conferences and meetings and webinars of the GEOSIC project and the PEPR TRACCS program. The doctoral student will be co-supervised by A. Määttänen (LATMOS) and A. Podglajen (LMD), work in a team of researchers specializing in atmospheric physics and research engineers who are experts in modelling, and will interact with a larger, interdisciplinary team in the GEOSIC project.
Applications will be accepted in March-April via the CNRS job portal (deadline foreseen on April 17th). Potential candidates are invited to contact A. Määttänen (anni.maattanen@latmos.ipsl.fr) for further information.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Other public funding

ANR Financement d'Agences de financement de la recherche

Sorbonne Université SIS (Sciences, Ingénierie, Santé)

129 Sciences de l'Environnement d'Ile-de-France

Formation en physique, en particulier en physique de l'atmosphère ou un domaine similaire, expérience en modélisation et programmation. Bonnes capacités de travail autonome et de travail en équipe. Bonnes capacités d'organisation et de rédaction scientifique. Familiarité avec linux/unix est un atout.
Degree in physics and in particular in atmospheric physics or a similar field, experience in modelling and programming. Capacity to work autonomously and in a team. Good organisa-tional and scientific writing skills. Being familiar with linux/unix is an assett.