mes spécialités : physique coronale solaire techniques d’imagerie

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Fabrice Portier-Fozzani C NAP Tarbes (Equipe solair e/Bass2000) Présentation Concours Astronome Adjoint CNAP 2005 de Fabrice Portier-Fozzani pour l’OMP/Tarbes Profil : Solaire & Observatoires virtuels •Mes spécialités : 1.Physique Coronale Solaire 2.Techniques d’imagerie 3.Reconstructions 3D par Stéréovision

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Présentation Concours Astronome Adjoint CNAP 2005 de Fabrice Portier-Fozzani pour l’OMP/Tarbes Profil : Solaire & Observatoires virtuels. Mes spécialités : Physique Coronale Solaire Techniques d’imagerie Reconstructions 3D par Stéréovision. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Mes spécialités  :  Physique Coronale Solaire Techniques d’imagerie

Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

Présentation Concours Astronome Adjoint CNAP 2005 de Fabrice Portier-Fozzani pour l’OMP/Tarbes

Profil : Solaire & Observatoires virtuels

•Mes spécialités :

1.Physique Coronale Solaire

2.Techniques d’imagerie

3.Reconstructions 3D par Stéréovision

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

Fabrice Portier-Fozzani , 3ème présentation CNAP, 36 ans, célibataire

Double Formation : Licence, Maitrise (UNSA: Univ. Nice + Erasmus: Dublin, Irlande) : Mathématique Pures/Fondamentales & Physique

DEA (Nice) Imagerie en Sciences de l’Univers : Astrophysique + Imagerie (1995) Stage : Etude du Vignettage du Coronographe SOHO/LASCO

• LAS, Marseille, A. Llébaria, P. Lamy Thèse : Etude de la couronne solaire en 3D et de son évolution avec SOHO/EIT

• LAS, Marseille; Ecole Doctorale Nice; Déc. 1999, R. Malina, J. Maucherat Post-docs ( ~ 5 ans)

Perspectives de 3D avec missions EUV spatiales • LAS, Marseille, A.J. Maucherat, (vacations CNRS/EIT), 2000

Participation à la préparation de la mission STEREO conceptualisation de techniques 3D ( 3 ans)

• Max Planck Institüt fur Aeronomie (MPAe), Allemagne (B. Inhester, R. Schwenn); 09/2000-09/2003 Comparaison observations 3D, modèles et extrapolations MHD

bilan chauffage coronal et dynamique des structures. • Académie des Sciences de Grèce et Univ. d’Athènes (K. Tsinganos, E. Dara); 11/2003-

07/2004 Application physique de la 3D coronale solaire :

1ères mesures observationnelles des sigmoides comme boucles torsadées • LAM, Marseille, A.J. Maucherat, (vacations CNRS/EIT), 09/2004

Très nombreux séjours aux USA (NASA/GSFC,NRL, Univ. Berkeley) pour SOHO & STEREO Projet de recherche :

Formations d’instabilités & critères météo de l’espace Observations 3D coronales solaires

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

• Publications– 11 + 3 articles dans des revues à comité de lecture (dont 9 : 1er auteur & 1 article de revue invité)

– 35 communications dans des conférences à comité de lecture (dont 1 talk invité & 18 contributions orales)

– 43 autres articles et communications• Responsable de la 3D par Stéréovision pour SOHO/EIT puis STEREO/SECCHI

• Collaborations – Physique Solaire : NOAA (W. Neupert), Lockheed and Martins (M. Aschwanden), OMP-Pic

Du Midi (J.C.Noens, T.Roudier), NRL (J. Newmark), NASA/GSFC (J. Gurman), IAS (J.P. Delaboudinière), Obs. Paris (P. Démoulin, G. Aulanier, M. Pick),…

– Imagerie et 3D : INRIA (T. Papadopoulo), OCA (A. Bijaoui),Univ. Aston(I. Firmin),…

Organisation de Workshops pour échange de compétences « 3D Nice 2001 meeting » en parallèle à l’ EGS, fondateur de cette rencontre industrie-laboratoires publics,

Participation de INRIA, Alcatel Space, Matra, Thompson,…

« 3D Nice 2002 round table meeting » (organisateur principal)

« STEREO Meeting Paris 2002 » (SOC) : sélections scientifiques + table ronde sur la 3D

• Réunions Groupe européen transdisciplinaire que j’ai formé sur la 3D Solaire intérêt:LAM (A. Llébaria), Univ. Orléans (T. Dudok Dewit), MPAe (B. Inhester), Obs. Bruxelles(F.Clette, JF Hochedez)

Article Revue invité + Financement ISSI (CH)

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

Thématique: Compréhension Physique Solaire & Météo de l’espace

CMEs (Éjections Coronales de Masse) ayant des effets sur Terre

1. Stabilité des structures (sigmoides, filaments )

Bilan énergie & hélicité magnétique

2. Direction des CMEs

Géométrie 3D des structures

3. Bz dirigé Sud

Prévision (Chiralité)

D’après Portier-Fozzani F., Gontikakis C., Dara E., Tsinganos K.., EGU 2004& Portier-Fozzani et al, COSPAR 2004

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Dynamique des structures

1.Ejections de Masse Coronales

(CMEs) : initiation & évolution

Portier-Fozzani & Noens, SF2A 2003

Portier-Fozzani, Schwenn, et al., AGU 2001

2. Conditions amenant aux éruptions solaires :

Portier-Fozzani, et al. EGU 2004, COSPAR 2004

3. Rôle de l’hélicité magnétique Portier-Fozzani, et al., 2003, 2001

4. Structuration de la couronne solaire à partir des structures radio/EUV: (Trous coronaux)

Pohjolainen, Portier-Fozzani & Ragaigne, 2000, A&A Sup Ser.,& NRO Report

5. Reconnection magnétique & évolutions de structures

Portier-Fozzani F., 1999;

Portier-Fozzani et al., 2004

Chauffage coronal

1. étude de structures ouvertes et fermées :

Bilan énergétique T et n

Neupert & al. (dont Portier-Fozzani), 1998, Sol. Phys. 183, 305-321

1er test quantitatif des modèles de boucles, chauffage non uniforme (non RTV)

2. Analyse de NOAA 8084 avec SOHO/EIT & CDS :conséquences pour flows et chauffage

Gontikakis, Portier-Fozzani, Dara, Tsinganos, 2004, Platon Mtg.

Portier-Fozzani, Tsinganos, et al., AdSR, 2005

Les boucles coronalesAschwanden et al., 1999, ApJ

Portier-Fozzani et al., 2001, Sol. Phys.,

+ nombreux autres articles et colloques

Résumé de mes Recherches :

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

1/ Cas circulaire

3D pour boucles coronales => compréhension physique des structures

Températures et densités le long des boucles

Rotation solaire + stéréoscopie paramètres 3D

Rapport de raies d’EIT + spectroscopie avec CHIANTI

-paramètres 3D Statistiques, lois d’échelles & temps caractéristiques

Physique des boucles : 1eres mesures permettant bilan énergétique/chauffage coronal complet des boucles + de 60 citations ADS

•Emergence Torsadé injection de l’hélicité (lien soleil interne/externe)

Détorsadage pendant expansion ~ ressort en géométrie linéaire

Conservation hélicité =>transfert rotation en expansion

• => altitude maximum des boucles (qd détorsadé)prévision

: Aschwanden et al. (dont Portier-Fozzani), 1999, ApJ. 515, p. 842-867

2/ Prise en compte Torsion & Dynamique

=>Bilan énergétique

=> Rôle de l’hélicité magnétique

Portier-Fozzani F, Aschwanden M., Démoulin P., Neupert W. & EIT Team, 2001, Solar Physics 203, 289-308

H = / B.A dvol, avec B=rot(A)

t

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

25 Sept 199630 Aug. 19963 Aug 1996

Apport observations 3D dans la compréhension physique des structures

SOHO/EIT

Magnetic field lines extrapolations

Comparaison observations 3D couronne & B_extrapolé (modèle fff)

Eruptions (GOES) correllées avec détorsadage soudain Portier-Fozzani F. et al., 2004, 2005

Formation des CMEs : Torsion diminue pendant expansion (Conservation hélicité magnétique) Portier-Fozzani & Noens, EGS 2002

& Portier-Fozzani, Noens et al. PNST 2004

Comparaisons paramètres 3D avec éruptions et formations des CMEs

EIT 13 Oct 1999,

MEDOC campaign

Critères physiques / météo spatiale

Evolution des Régions Actives

Portier-Fozzani F. et al., 2004, 2005

Bilan d’hélicité magnétique

/ Instabilités des structures.

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Résumé des tâches de service passées(1) Pour le service d’observation Soleil Terre : SOHO/EIT (pendant ma Thèse au LAS + nb séjours GSFC/NASA)

1. Etudes ayant donné lieu à des programmes de SSWIDL (= software mis à disposition de la communauté solaire) 1. Calibration ( eit_degrid_smooth ) 2. Classement évolué (eit_imagette)

2. Arbitre : 1. Participé à la définition des séquences synoptiques

d’observations + séquences scientifiques prioritaires 2. Propositions de demandes de données (extérieurs à EIT)

3. Suivi des demandes de données acceptées (aide calibration, nouvelles

demandes de temps, …)

3. Explications du fonctionnement de l’instrument et des observations multi-longueurs d’ondes basées sur SOHO/EIT: 1. Delaboudinière & al. (dont Portier-Fozzani), 1997, Advance

in Space Research, 20-12, p. 2231-2237 2. Moses et al. (dont Portier-Fozzani), 1997, Solar Physics 175

(2), p. 571-5993. Portier-Fozzani, Maucherat and The EIT Team, 1997,

PASP Conf. Ser. 150, p. 41-474. Portier-Fozzani et al., 1996, PASP Conf. Ser. 111, p. 402-06 5. Portier-Fozzani et al., 2001, AGU

Fabrice Portier-Fozzani CNAPTarbes (équipe solaire/Bass 2000)

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STEREO/SECCHI (pendant 3 ans au MPAe + séjours NRL/USA)

Conceptualisation des observations 3D pour la couronne solaire» Spécificité milieu optiquement mince pour stéréovision

» Nécessité des collaborations (15 ans de codes d’imagerie, à adapter selon les spécificités) groupe 3DSun européen que je coordonne entre spécialistes d’images, de 3D et de physique solaire

Résumé des tâches de service passées (2) Pour le service d’observation Soleil Terre

» Mes principales références :

1. Portier-Fozzani F. , Papadopoulo T. , Fermin I., Bijaoui A., and STEREO/SECCHI 3D Team, 2004, COSPAR Meeting (invited talk review)

2. Portier-Fozzani, Inhester et al., 2001, Space Science Rev., v. 97, I. 1, p. 51

3. Portier-Fozzani, Inhester et al., 2001, SOLSPA

4. Portier-Fozzani & al., 2002,STEREO Mtg

5. + autres meetings

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

Résumé des tâches de service passées (3)Pour les services SO6 (relations soleil terre)+ SO5 (base de données)

Imagerie fine • Amélioration des images par le modèle de vision

multi-échelles –MVM-(décomposition en ondelettes spatiales)– Définition de l’utilisation de MVM pour les images

coronales solaires (EUV + Coronographes spatiaux)

1/ Portier-Fozzani F., Vandame B., Bijaoui A. & al., 2001 “A Multiscale Vision Model applied to analyze EIT images of the solar corona” , Solar Physics 201, 271

2/ Portier-Fozzani F., et al., EGU 2002 + ref. 3/ Portier-Fozzani F., Bijaoui A., et al., 2003, SWIR Mtg

Suivi automatique des structures • Participation à la conceptualisation du programme de suivi des

protubérances avec HACO (Coronographe Halpha du Pic du Midi, Soutien sol de SOHO & STEREO, Intégré au service SO6 –Obs. du Pic du Midi & OMP, Tarbes -)

» 1/ Romeuf D.,Rochain S.,Jimenez R.,Noëns J.C.,Portier-Fozzani F., Roudier T., Wurmser O.,l’équipe des Observateurs Associés, Koutchmy S. & Meunier N.,2004, PNST, «Développement d’un outil d’analyse automatisé pour les images de coronographie –PdM/OMP»

» 2/ Portier-Fozzani, Noens et al., 2004, PNST» 3/ Portier-Fozzani & Noens, 1996, Thémis Meeting

NORD

SUD

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Mon projet de recherche

Physique• Valider les critères physiques sur les instabilités des structures

observations 3Dobservations à haute fréquence temporelle (~ sol)comparaisons avec les extrapolations force free

• Comparer orientation des tubes de flux dans CMEs/chiralité des filaments Imagerie

• Structures en 3D avec STEREO• Suivi automatique des structures (SOHO et obs. terrestres)

Observatoires Virtuels• Inclure paramètres 3D• Automatisation des définitions des structures• Automatisation du suivi des structures (avec vision multi-échelles)

2/ Description complète des relations Soleil-Terre

Thématique pour l’Avenir (PNST,OMP/Tarbes)

1/ Compréhension des initiations des phénomènes éruptifs et des éjections

Critères d’alertes pour la météo de l’espace

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• Projet de tâches de service (à l’OMP/Tarbes : coro actuels + futurs & BASS 2000) .Pour le service SO 5 : centre nationaux et internationaux de traitement et d'archivage des données

Par rapport aux besoins de la communauté : 1. intégration des données pour les observatoires virtuels

• Bass 2000 et coordination des bases de données solaires. • Optimisation de l'intégration des archives (observatoires virtuels).

• « Catalogage automatique » des structures : analyse multi-longueurs d'ondes• Suivi automatique des structures avec Modèle de Vision Multi-échelles (MVM)

2. apport des paramètres 3D observationnels Phénomènes coronaux en 3D & météorologie de l’espace. Outils et concepts 3D Calcul & mise à disposition sur Bass 2000 de paramètres 3D observationnels

analyses et comparaisons (par ex. avec les modèles MHD, FROMAGE…)

Mes tâches de service dans l’équipe solaire de Tarbes & BASS 2000– Epauler l’équipe en place (Jacques-Clair Noens, Thierry Roudier, Nadège Meunier, …)

par de nouveaux outils et expertises en traitement d'images à BASS 2000.

Pour le service SO 6 : service d'observations et surveillance solaire, relations soleil-terre

3. Obtention & pré-analyse des observations des coronographes du Pic du Midi (seconder JC Noens & le soutien sol coro de SOHO)solaire spatial+imagerie+managing d’équipe (relations Obs. Ass.)Besoins nouveaux pour la collaboration sol-espace (STEREO,…) Préparation NIE2CS, coromagnétomètre (avec USA),

& Antartique/Dôme C solaire

Fabrice Portier-Fozzani CNAPTarbes (équipe solaire/Bass 2000)

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

Compréhension

physique coronale Etude 3D des boucles,

filaments, Chauffage coronalRôle de la torsion,

Bilan hélicité magnétique Météo Spatiale et

relations Soleil Terre Critères d’alertes (3D + type structures)

Sigmoides, CMEs, trous coronaux

•Paramètres 3D •« Stéréovision »•prise en compte

•milieu optiquement mince•dynamique

•contraintes: cycle

solaire/structures •identification des structures

•multi-instruments•vision multi-échelles (MVM) pour décomposer en sous-structures interprétables en vision par ordinateur

Observatoires VirtuelsMise en commun d’un ensemble de données

multi-instruments et sous-produits conceptualisées pour l’utilisateur

Préparation d’observatoires virtuels efficaces

(Bass 2000, MEDOC, …)

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9 Références (caractéristiques intemporelles)1/ Jacques-Clair Noens, Pic Du Midi, adéquation avec le poste à Tarbes :

« […]Son expérience acquise dans l’équipe STEREO du MPAE a été précieuse pour mieux définir les objectifs de l’évolution de notre service d’observation. Je soutiens fortement la candidature de Fabrice Portier-Fozzani

car sa venue dans le SO couronne est nécessaire[…] »

2/ Albert Bijaoui, OCA, spécialiste imagerie «[…] Il a su mettre très efficacement une méthode d’analyse des images […] je suis convaincu qu’il peut jouer un rôle très important dans l’archivage,

le traitement et l’analyse des futures données solaire. Je le recommande donc, sans hésitation, .»

3/ Thierry Dudok de Wit, PNST, spécialiste météorologie de l'espace  Son travail a permis à la communauté d’avoir une méthodologie et des outils utiles[…].

 Je souhaite relever ici l’ouverture et la grande capacité d’adaptation de M. Portier-Fozzani, ce qui lui a permis de développer une recherche féconde à l’interface entre des communautés différentes.[…]

J’appuie donc vivement la candidature de M. Portier-Fozzani.»

4/ Iris Fermin, Aston University, UK, spécialiste imagerie & vision cognitive

« He succeeds in interesting people of the vision community to his application, and because of his strong background in image processing he has been able to build and maintain successful collaborations.

[…] It is very interesting to work with him, while he builds collaboration in which everybody can take advantage of it, and because of his ability to speak the technical and conceptual languages of two communities,

that's makes the aim of the work even more interesting. That helps also to build new concepts and I have been impressed by his way of finding interesting ideas in areas which are not his main expertise domain.»

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9 Références (caractéristiques intemporelles)

7/ Pascal Démoulin, LESIA (ex-DASOP), Meudon, Théoricien sur le champ magnétique

«F. Portier-Fozzani a réussi à finaliser plusieurs recherches[…], il a su trouver les collaborations nationales et internationales

adéquates pour développer ses recherches.»

9/ Werner Neupert, NOAA, USA, Spécialiste de la physique solaire « In his research he was able to […]extend the coronal loop modeling techniques […]to infer the helicities

of coronal loops and their changes with time. That was an original work, which he pursued with talent and energy. […]he has an excellent background in the physics of the solar corona and an understanding

[…]enable him to make significant contributions in his area of research.»

6/ Markus Aschwanden, Lockheed & Martins Solar Lab., USAco-auteur de la méthode des boucles

«  It is my pleasure to write a letter of recommendation […] for his application to the astronomer position […] on the pic du midi solar observatory.[…]

Fabrice’s work has always struck me as innovative, unconventional and ambitious.»

5/ Roger Malina, LAM et Univ. Berkeley,«[…] sens des phénomènes physiques et sa maîtrise des différentes techniques. […]

preuve d'aptitudes d'analyse, d'imagination et de justesse dans le choix des solutions […] maîtrisant la complexité des données et des outils d'interprétation.»

8/ André Jean Maucherat, LAM, co-directeur de thèse «  Confiant dans ses responsabilités, l'équipe  SOHO/EIT  lui  a  demandé

 d'arbitrer certaines demandes de  temps de l'instrument EIT. Il  a  fait  ce  travail  de  manière sérieuse, n'hésitant pas à assurer le  suivi  (déroulement  des observations et utilisation scientifique des données)  »

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

Filaments Torsadés

Portier-Fozzani & Noens, EGS 2002& Portier-Fozzani, Noens et al. PNST 2004

Tim

e --->

Formation des CMEs 13 Oct 1999 (Campagne MEDOC) Torsion diminue pendant expansion

• Conservation hélicité magnétique

SOHO/ EIT Fe XII

HACO : Halpha Coronograph (Obs. Pic du Midi/ OMP)

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

Strategy to define : using the different planes (“spatial frequencies/wavelets“) 6 Nov 1999 6:00 & 10:00 wavelet plane 4

Using MVM for extracting (image decomposition definition) and matching structures

Correlations obtained

Portier-Fozzani et al., 2002, EGS

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

Space Weather Forecastinga/ CME Warning SystemHalo CME observationSOHO/LASCO

FlareLevel: X-ray flux (GOES-8/GOES-10)Locations: SOHO/EIT Disappearing filamentHα-images (ground solar observatories)

Activity in “dangerous region“

CME WARNING!

CME speed &estimate of arrival time to 1 AU~1.5 – 4 days

Example : alert for isolated substorms

L1 (1h ahead)

ε > 1011W and

BZ < 0 for at least 20min

3D + time sequence

Ex : Space (EIT) + GBO (Pic Du Midi Coronagraphs)

Expansion of open field lines

b/ Coronal Holes influencesPortier-Fozzani et al., 2004, COSPAR Portier-Fozzani et al, 2002, Ecole d’Oléron Team Nina,2002, Alpbach Summer School

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

Magnetic flux for the helicity computation

Magnetic Flux April 7th @ 12:30 UT, April 7th @ 14:27 UT, April 8th @ 01:30 UT 5.48x1025 Mx , 5.52x1025 Mx , 5.6x1025 Mx 1 ARL (sigmoid) twisted, Previous ARL + Arcade

emerging AR

Emergence of new AR Change of topology

Portier-Fozzani et al., COSPAR 2004 + prep.

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Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

Short time evolution (April 7th, 1997) :

Extrapolation of the magnetic field and best fit versus EIT images based on April 7th, 1997 at 12:51UT

Alpha = 3.1

Magnetic Reconnection :

sigmoid + new ARL arcade + Flare & CME

Observed value for the sigmoid Twist= +112 degrees, R= 65 Mm

April 8th, 1997 at 01:36 UT (after relaxation and short time events)

Alpha = 0.8

Portier-Fozzani et al., in prep.

Helicity Summary Hbefore = HafterHsigmoid + Hnew AR = Harcade + Heruptive event