Janvier 2024 - Couplage non linéaire entre le transfert radiatif et la spectroscopie des gaz
Complexité du domaine d'intégration
Insensibilité du temps de calcul à l'élargissement des domaines d'intégration en atmosphère diffusante et non diffusante
Nos travaux portant sur la méthode de Monte Carlo pour la prise en compte, raie par raie, de la spectroscopie quantique moléculaire dans l'analyse du rayonnement terrestre ont fait l’objet d’une publication dans la revue PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America), au format Brief Report (Spectrally refined unbiased Monte Carlo estimate of the Earth’s global radiative cooling).
Nous nous situons à l'interface entre la physique statistique et l'informatique graphique. Les deux phénomènes présents, le rayonnement et la spectroscopie, sont chacun traduits dans un espace de chemins. Pour le rayonnement, il s'agit de chemins de photons usuels qu'il est assez facile de se représenter. Pour la spectroscopie, nous travaillons dans un espace structuré comme un arbre de classification binaire de l'ensemble de toutes les transitions possibles d'une molécule d'un état énergétique à un autre.
La principale originalité réside dans le fait que le couplage est non linéaire et qu'il est possible de gérer cette non-linéarité à l'aide d'une version adaptée d'un algorithme à collision nulle. L'article ne présente que les idées fondatrices : les détails théoriques et algorithmiques ne sont pour l'instant publiés que dans la thèse de doctorat de Yaniss Nyffenegger-Péré. En revanche, la performance calculatoire résultante est pleinement illustrée. Nous reproduisons ici les trois courbes prouvant que le temps de calcul n'est pas plus long pour estimer une grandeur radiative intégrée sur une bande spectrale étroite ou sur tout le domaine infrarouge, intégrée sur une seule colonne atmosphérique ou sur toute la Terre, intégrée sur un jour ou sur dix années. Et surtout, ces temps de calcul sont de l'ordre d'une dizaine de secondes, sur un ordinateur portable, pour une précision relative de 1/1000.
