Mes spécialités : Physique Coronale Solaire Techniques d’imagerie

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

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

3. 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 Solaireintérêt:LAM (A. Llébaria), Univ. Orléans (T. Dudok Dewit), MPAe (B. Inhester), Obs. Bruxelles(F.Clette, JF Hochedez) •  Article Revue invité + Financement ISSI (CH) Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

4. Thématique: Compréhension Physique Solaire & Météo de l’espace • 1. Stabilité des structures (sigmoides, filaments ) • Bilan énergie & hélicité magnétique 2. Direction des CMEs • Géométrie 3D des structures 3. Bz dirigé Sud • Prévision (Chiralité) CMEs (Éjections Coronales de Masse) ayant des effets sur Terre D’après Portier-Fozzani F., Gontikakis C., Dara E., Tsinganos K.., EGU 2004 & Portier-Fozzani et al, COSPAR 2004 Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

5. Les boucles coronales • Aschwanden et al., 1999, ApJ • Portier-Fozzani et al., 2001, Sol. Phys., • + nombreux autres articles et colloques 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 • 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) • Résumé de mes Recherches : • 3. Rôle de l’hélicité magnétique Portier-Fozzani, et al., 2003, 2001 • 5. Reconnection magnétique & évolutions de structures • Portier-Fozzani F., 1999; • Portier-Fozzani et al., 2004 Dynamique des structures • Chauffage coronal • 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 • 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 Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

6. 3D pour boucles coronales => compréhension physique des structures Rotation solaire + stéréoscopie paramètres 3D Rapport de raies d’EIT + spectroscopie avec CHIANTI Températures et densités le long des boucles : Aschwanden et al. (dont Portier-Fozzani), 1999, ApJ.515, p. 842-867 1/ Cas circulaire • 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 =>Bilan énergétique 2/ Prise en compte Torsion & Dynamique Portier-Fozzani F, Aschwanden M., Démoulin P., Neupert W. & EIT Team, 2001, Solar Physics 203, 289-308 => Rôle de l’hélicité magnétique H = / B.A dvol, avec B=rot(A) • Emergence Torsadé injection de l’hélicité (lien soleil interne/externe) • Détorsadage pendant expansion~ ressort en géométrie linéaire Conservation hélicité =>transfert rotation en expansion • => altitude maximumdes boucles (qd détorsadé)prévision Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000) t

7. Apport observations 3D dans la compréhension physique des structures 3 Aug 1996 30 Aug. 1996 25 Sept 1996 Comparaison observations 3D couronne & B_extrapolé (modèle fff) Evolution des Régions Actives Portier-Fozzani F. et al., 2004, 2005 Bilan d’hélicité magnétique / Instabilités des structures. SOHO/EIT Magnetic field lines extrapolations Critères physiques / météo spatiale Comparaisons paramètres 3D avec éruptions et formations des CMEs • 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 EIT 13 Oct 1999, MEDOC campaign Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

8. 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) • Etudes ayant donné lieu à des programmes de SSWIDL (= software mis à disposition de la communauté solaire) • Calibration ( eit_degrid_smooth ) • Classement évolué (eit_imagette) • Arbitre : • Participé à la définition des séquences synoptiques d’observations + séquences scientifiques prioritaires • Propositions de demandes de données (extérieurs à EIT) • Suivi des demandes de données acceptées (aide calibration, nouvelles demandes de temps, …) • Explications du fonctionnement de l’instrument et des observations multi-longueurs d’ondes basées sur SOHO/EIT: • Delaboudinière & al. (dont Portier-Fozzani), 1997, Advance in Space Research, 20-12, p. 2231-2237 • Moses et al. (dont Portier-Fozzani), 1997, Solar Physics 175 (2), p. 571-599 • Portier-Fozzani, Maucherat and The EIT Team, 1997, PASP Conf. Ser. 150, p. 41-47 • Portier-Fozzani et al., 1996, PASP Conf. Ser. 111, p. 402-06 • Portier-Fozzani et al., 2001, AGU Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000) Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (équipe solaire/Bass 2000)

9. Résumé des tâches de service passées (2) Pour le service d’observation Soleil Terre • STEREO/SECCHI (pendant 3 ans au MPAe + séjours NRL/USA) • Conceptualisation des observations 3Dpour 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 • Mes principales références : • Portier-Fozzani F. , Papadopoulo T. , Fermin I., Bijaoui A., and STEREO/SECCHI 3D Team, 2004, COSPAR Meeting (invited talk review) • Portier-Fozzani, Inhester et al., 2001, Space Science Rev., v. 97, I. 1, p. 51 • Portier-Fozzani, Inhester et al., 2001, SOLSPA • Portier-Fozzani & al., 2002,STEREO Mtg • + autres meetings Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

10. NORD SUD • 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 Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

11. Thématique pour l’Avenir(PNST,OMP/Tarbes) 1/ Compréhension des initiations des phénomèneséruptifs et des éjections 2/ Description complète des relations Soleil-Terre • Mon projet de recherche • Physique • Valider les critères physiques sur les instabilités des structures observations 3D observations 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) Critères d’alertes pour la météo de l’espace Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

12. 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 : • 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) • apport des paramètres 3D observationnels •  Phénomènes coronaux en 3D & météorologie de l’espace. •  Outils et concepts 3D •  Calcul & mise à disposition sur Bass 2000de 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 observationsdes 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 CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000) Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (équipe solaire/Bass 2000) (Nouvel Instrument pour l’Etude comparée de la couronne solaire),

13. Préparation d’observatoires virtuels efficaces • 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 • Compréhension physique coronale Etude 3D des boucles, filaments, Chauffage coronal Rôle de la torsion, Bilan hélicité magnétique • Météo Spatiale et relations Soleil Terre • Critères d’alertes (3D + type structures) Sigmoides, CMEs, trous coronaux Observatoires Virtuels Mise en commun d’un ensemble de données multi-instruments et sous-produits conceptualisées pour l’utilisateur Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000) (Bass 2000, MEDOC, …)

14. 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[…] » 9 Références (caractéristiques intemporelles) 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.» Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

15. 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.» 9 Références (caractéristiques intemporelles) 6/ Markus Aschwanden, Lockheed & Martins Solar Lab., USA co-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.» 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.» 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)  » 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.» Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

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

17. Filaments Torsadés • Formation des CMEs • 13 Oct 1999 (Campagne MEDOC) • Torsion diminue pendant expansion • Conservation hélicité magnétique Portier-Fozzani & Noens, EGS 2002 & Portier-Fozzani, Noens et al. PNST 2004 Time ---> HACO : Halpha Coronograph (Obs. Pic du Midi/ OMP) Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000) SOHO/ EIT Fe XII

18. Using MVM for extracting (image decomposition definition) and matching structures • Strategy to define : using the different planes (“spatial frequencies/wavelets“) • 6 Nov 1999 6:00 & 10:00 wavelet plane 4 Correlations obtained Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000) Portier-Fozzani et al., 2002, EGS

19. Activity in “dangerous region“ Space Weather Forecastinga/ CME Warning System Flare Level: X-ray flux (GOES-8/GOES-10) Locations: SOHO/EIT Disappearing filament Hα-images (ground solar observatories) Halo CME observation SOHO/LASCO CME WARNING! 3D + time sequence CME speed & estimate of arrival time to 1 AU ~1.5 – 4 days Ex : Space (EIT) + GBO (Pic Du Midi Coronagraphs) Example : alert for isolated substorms L1 (1h ahead)  ε > 1011W and BZ < 0 for at least 20min   Portier-Fozzani et al., 2004, COSPAR Portier-Fozzani et al, 2002, Ecole d’Oléron Team Nina,2002, Alpbach Summer School b/ Coronal Holes influences Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000) Expansion of open field lines

20. Portier-Fozzani et al., COSPAR 2004 + prep. 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 Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000)

21. Short time evolution (April 7th, 1997) : Portier-Fozzani et al., in prep. Magnetic Reconnection : sigmoid + new ARL  arcade + Flare & CME Extrapolation of the magnetic field and best fit versus EIT images based on April 7th, 1997 at 12:51UT Alpha = 3.1 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 Fabrice Portier-Fozzani CNAP Tarbes (Equipe solaire/Bass2000) Helicity Summary Hbefore = HafterHsigmoid + Hnew AR = Harcade + Heruptive event