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Simulation par la méthode de Monte Carlo de l’interaction du rayonnement avec l’atmosphère terrestre / BOUDJELLA Manal Yasmine 

Public ISBD Titre : Simulation par la méthode de Monte Carlo de l’interaction du rayonnement avec l’atmosphère terrestre Type de document : texte imprimé Auteurs : BOUDJELLA Manal Yasmine, Auteur Année de publication : 2022-2023 Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Catégories : Physique:Physique et technologies des rayonnements Mots-clés : Rayonnement électromagnétique solaire, rayonnement cosmique, Simulation MC, interaction rayonnement-atmosphère, couches atmosphériques, spectre solaire au sol Solar electromagnetic radiation, cosmic radiation, MC simulation, radiationatmosphere interaction, atmospheric layers, ground-based solar spectrum Résumé : La tâche principale de ce projet de thèse est de développer un modèle de simulation du passage du rayonnement électromagnétique à travers les différentes couches de l’atmosphère basé sur la simulation par la méthode de Monte Carlo de Geant4 en utilisant le modèle US Standard Atmosphere 1976 et le spectre solaire extraterrestre de référence SOLAR-ISS, pour calculer l’irradiance spectrale à la surface de la Terre. L’irradiance spectrale directe normale (IDN) à la surface de la Terre, avec une résolution spectrale de 1 nm dans la plage de 280 à 1600 nm et de 5 nm dans la plage de 1600 à 3000 nm, a été calculée pour la première fois avec les outils de simulation Monte Carlo de Geant4 utilisant le modèle US Standard Atmosphere 1976 et le spectre solaire extraterrestre de référence SOLAR-ISS. L’atténuation atmosphérique de l’IDN a été étudiée dans le cas de présence des aérosols et dans le cas de leur absence dans l’atmosphère. En présence d’aérosols correspondant à une visibilité de 10 km, l’atténuation totale du IDN solaire à la surface peut atteindre environ 84 % dans le domaine UV, 56 % dans le domaine visible et 35,08 % dans le reste du domaine infrarouge. Les résultats de Geant4 ont été comparés à ceux calculés par le code MYSTIC du package LibRadtran et la loi de Beer-Lambert dans les mêmes conditions atmosphériques. La différence de la transmittance relative moyenne entre Geant4 et MYSTIC est de l’ordre de quelques pourcents dans l’ensemble du spectre solaire. Dans le cas d’une atmosphère avec des aérosols correspondant à une visibilité de 23 km, la moyenne la plus importante de la différence relative entre la transmittance calculée par Geant4 et celle calculée par MYSTIC est d’environ 7,5% dans le domaine UV et reste comprise entre 1,19 % et 3,31 % dans le reste du spectre. Plus important encore, dans ce dernier cas de l’atmosphère, les valeurs de la transmittance spectrale de Géant4 restent intermédiaires entre celles de MYSTIC et de la loi de Beer-Lambert dans tout le visible jusqu’à 800 nm. The main task of this thesis project is to develop a simulation model of the passage of electromagnetic radiation through the different layers of the atmosphere based on the simulation by the Monte Carlo method of Geant4 using the US Standard Atmosphere 1976 model and the SOLAR-ISS reference extraterrestrial solar spectrum, to calculate the spectral irradiance at the earth’s surface. The spectral direct normal irradiance (DNI) of the surface spectral irradiance, with a spectral resolution of 1 nm in the range of 280–1600 nm, and 5 nm in the range of 1600–3000 nm, has been calculated for the first time with the Geant4 Monte Carlo simulation toolkit using the US Standard Atmosphere 1976 model and the reference extraterrestrial solar spectrum SOLAR-ISS. The atmospheric attenuation of DNI has been studied with and without aerosols. In the presence of aerosols corresponding to 10 km visibility, the total solar DNI attenuation can reach about 84 % in the UV domain, 56 % in the visible domain and 35.08 % in the rest of the infrared domain. The Geant4 results have been compared to those calculated by the MYSTIC code of LibRadtran package and the Beer–Lambert law under the same atmospheric conditions. The average relative transmittance difference between Geant4 and MYSTIC is of the order of few percent in the entire solar spectrum. In the case of atmosphere with aerosols corresponding to 23 km visibility, the most important average of the relative difference between Geant4 and MYSTIC transmittances is about 7.5 % in the UV domain and stays between 1.19 % and, 3.31 % in the rest of the spectrum. More importantly, in this last case of the atmosphere, the values of the spectral transmittance of Geant4 remain intermediate between those of MYSTIC and Beer–Lambert law in the entire visible range up to 800 nm. Directeur de thèse : BELBACHIR Ahmed Hafid Simulation par la méthode de Monte Carlo de l’interaction du rayonnement avec l’atmosphère terrestre [texte imprimé] / BOUDJELLA Manal Yasmine, Auteur . - 2022-2023 . -  + CD. Langues : Français (fre) Catégories : Physique:Physique et technologies des rayonnements Mots-clés : Rayonnement électromagnétique solaire, rayonnement cosmique, Simulation MC, interaction rayonnement-atmosphère, couches atmosphériques, spectre solaire au sol Solar electromagnetic radiation, cosmic radiation, MC simulation, radiationatmosphere interaction, atmospheric layers, ground-based solar spectrum Résumé : La tâche principale de ce projet de thèse est de développer un modèle de simulation du passage du rayonnement électromagnétique à travers les différentes couches de l’atmosphère basé sur la simulation par la méthode de Monte Carlo de Geant4 en utilisant le modèle US Standard Atmosphere 1976 et le spectre solaire extraterrestre de référence SOLAR-ISS, pour calculer l’irradiance spectrale à la surface de la Terre. L’irradiance spectrale directe normale (IDN) à la surface de la Terre, avec une résolution spectrale de 1 nm dans la plage de 280 à 1600 nm et de 5 nm dans la plage de 1600 à 3000 nm, a été calculée pour la première fois avec les outils de simulation Monte Carlo de Geant4 utilisant le modèle US Standard Atmosphere 1976 et le spectre solaire extraterrestre de référence SOLAR-ISS. L’atténuation atmosphérique de l’IDN a été étudiée dans le cas de présence des aérosols et dans le cas de leur absence dans l’atmosphère. En présence d’aérosols correspondant à une visibilité de 10 km, l’atténuation totale du IDN solaire à la surface peut atteindre environ 84 % dans le domaine UV, 56 % dans le domaine visible et 35,08 % dans le reste du domaine infrarouge. Les résultats de Geant4 ont été comparés à ceux calculés par le code MYSTIC du package LibRadtran et la loi de Beer-Lambert dans les mêmes conditions atmosphériques. La différence de la transmittance relative moyenne entre Geant4 et MYSTIC est de l’ordre de quelques pourcents dans l’ensemble du spectre solaire. Dans le cas d’une atmosphère avec des aérosols correspondant à une visibilité de 23 km, la moyenne la plus importante de la différence relative entre la transmittance calculée par Geant4 et celle calculée par MYSTIC est d’environ 7,5% dans le domaine UV et reste comprise entre 1,19 % et 3,31 % dans le reste du spectre. Plus important encore, dans ce dernier cas de l’atmosphère, les valeurs de la transmittance spectrale de Géant4 restent intermédiaires entre celles de MYSTIC et de la loi de Beer-Lambert dans tout le visible jusqu’à 800 nm. The main task of this thesis project is to develop a simulation model of the passage of electromagnetic radiation through the different layers of the atmosphere based on the simulation by the Monte Carlo method of Geant4 using the US Standard Atmosphere 1976 model and the SOLAR-ISS reference extraterrestrial solar spectrum, to calculate the spectral irradiance at the earth’s surface. The spectral direct normal irradiance (DNI) of the surface spectral irradiance, with a spectral resolution of 1 nm in the range of 280–1600 nm, and 5 nm in the range of 1600–3000 nm, has been calculated for the first time with the Geant4 Monte Carlo simulation toolkit using the US Standard Atmosphere 1976 model and the reference extraterrestrial solar spectrum SOLAR-ISS. The atmospheric attenuation of DNI has been studied with and without aerosols. In the presence of aerosols corresponding to 10 km visibility, the total solar DNI attenuation can reach about 84 % in the UV domain, 56 % in the visible domain and 35.08 % in the rest of the infrared domain. The Geant4 results have been compared to those calculated by the MYSTIC code of LibRadtran package and the Beer–Lambert law under the same atmospheric conditions. The average relative transmittance difference between Geant4 and MYSTIC is of the order of few percent in the entire solar spectrum. In the case of atmosphere with aerosols corresponding to 23 km visibility, the most important average of the relative difference between Geant4 and MYSTIC transmittances is about 7.5 % in the UV domain and stays between 1.19 % and, 3.31 % in the rest of the spectrum. More importantly, in this last case of the atmosphere, the values of the spectral transmittance of Geant4 remain intermediate between those of MYSTIC and Beer–Lambert law in the entire visible range up to 800 nm. Directeur de thèse : BELBACHIR Ahmed Hafid

Exemplaires

Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
9058	02-05-979	Version numérique et papier	Bibliothèque USTOMB	Thèse de Doctorat	Exclu du prêt

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