Étude des propriétés macrophysiques et optiques des cirrus à l'aide d'un micro-lidar sur le site de Lille PDF Download
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Author: Rita Nohra
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les nuages représentent l'une des principales sources d'incertitudes pour l'étude de l'évolution du climat (IPCC, 2013). Les cirrus constituent un groupe particulier de nuages, majoritairement composés de cristaux de glace, et ils recouvrent environ 30 % du globe terrestre. Leur haute altitude et la complexité de leurs compositions microphysiques rendent difficile la caractérisation de leurs propriétés. De manière générale, ils contribuent au bilan radiatif terrestre avec un effet d'albédo relativement faible et un effet de serre plus important, mais leur impact climatique reste difficile à quantifier. Il est donc indispensable d'étudier les cirrus et de connaître leurs propriétés afin de mieux quantifier leur forçage radiatif. Depuis 2006 le LOA possède une station d'observation atmosphérique équipée d'un micro-lidar à 532 nm. L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier les nuages de glace en exploitant les mesures issues du micro-lidar sur le site d'observation de Lille. Nous avons développé un algorithme de détection et de caractérisation des cirrus à partir des mesures lidar sol. Sept années d'observations ont ensuite été traitées avec cet algorithme, ce qui a permis d'établir une climatologie des cirrus observés au-dessus de Lille. Ensuite nous avons appliqué cet algorithme aux données issues d'un micro-lidar sur le site de M'bour (Sénégal), afin de différencier les caractéristiques des cirrus observés sur les deux sites. Finalement, les résultats obtenus pour les sept ans de données sur le site de Lille ont été comparés aux données établies par le lidar CALIOP embarqué sur la plate-forme satellitaire CALIPSO, montrant un accord entre les deux résultats.
Author: Rita Nohra
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Languages : fr
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Les nuages représentent l'une des principales sources d'incertitudes pour l'étude de l'évolution du climat (IPCC, 2013). Les cirrus constituent un groupe particulier de nuages, majoritairement composés de cristaux de glace, et ils recouvrent environ 30 % du globe terrestre. Leur haute altitude et la complexité de leurs compositions microphysiques rendent difficile la caractérisation de leurs propriétés. De manière générale, ils contribuent au bilan radiatif terrestre avec un effet d'albédo relativement faible et un effet de serre plus important, mais leur impact climatique reste difficile à quantifier. Il est donc indispensable d'étudier les cirrus et de connaître leurs propriétés afin de mieux quantifier leur forçage radiatif. Depuis 2006 le LOA possède une station d'observation atmosphérique équipée d'un micro-lidar à 532 nm. L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier les nuages de glace en exploitant les mesures issues du micro-lidar sur le site d'observation de Lille. Nous avons développé un algorithme de détection et de caractérisation des cirrus à partir des mesures lidar sol. Sept années d'observations ont ensuite été traitées avec cet algorithme, ce qui a permis d'établir une climatologie des cirrus observés au-dessus de Lille. Ensuite nous avons appliqué cet algorithme aux données issues d'un micro-lidar sur le site de M'bour (Sénégal), afin de différencier les caractéristiques des cirrus observés sur les deux sites. Finalement, les résultats obtenus pour les sept ans de données sur le site de Lille ont été comparés aux données établies par le lidar CALIOP embarqué sur la plate-forme satellitaire CALIPSO, montrant un accord entre les deux résultats.
Author: James A. Cotturone
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ISBN: 9781423580171
Category : Cirrus clouds
Languages : en
Pages : 66
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Book Description
The development of the Micro Pulse Lidar (MPL) provides researchers with a system capable of continuous, eye-safe monitoring of atmospheric properties. The MPL operates with low energy, high pulse repetition frequency radiation in the visible portion of the spectrum. To investigate the interaction between visible radiation and atmospheric constituents, a model using Monte Carlo techniques has been refined to simulate MPL return profiles. An inherent feature of the MPL is its narrow receiver field of view (FOV) which is necessary to limit background noise. The effect of such a FOV and the role multiple scattering effects play in MPL operations are investigated in this study. Cloud base height and the radiative properties of cirrus clouds are important for determining the radiation budget of the planet. Inferred cirrus cloud radiative properties vary with the type of crystals assumed to compose the model clouds. To properly model optically thin clouds, it is important to include a standard background atmosphere composed of Rayleigh and aerosol scatterers. Its inclusion allows one to take advantage of information deduced from both the cloud and above-cloud layer. Information that is unavailable when sampling optically thick clouds. This capability plays a pivotal role in an inversion algorithm that is developed and described. It is shown that the algorithm allows one to infer important cloud optical properties such as volume extinction coefficient, cloud optical depth, and isotropic backscatter to extinction ratio, also known as the lidar ratio.
Author: James A. Cotturone
Publisher:
ISBN:
Category : Cirrus clouds
Languages : en
Pages : 58
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Author: Salem Elouragini
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 279
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Book Description
Les cirrus sont des nuages de la haute troposphère. Leur influence sur le bilan radiatif de la terre est significative; sachant qu'ils couvrent en permanence le cinquième du globe. D'où la nécessité de connaître leurs propriétés optiques et physiques qui seront utiles pour les modèles climatiques. Le but principal de ce travail est l'étude de ces propriétés par télédétection optique lidar et radio métrique. Les méthodes d'inversion potentielle des mesures lidar dont nombreuses. Il s'est agi pour nous de tester ces méthodes en vue de trouver celle qui convient à l'étude des cirrus. La simulation des signaux lidar nous a permis non seulement de déterminer les performances et limitations des différents systèmes lidars utilisés, mais la comparaison des méthodes d'inversion. Des cas de cirrus liés à des phénomènes climatiques différents (aérojets, systèmes frontaux), ont été étudiés afin de mieux comprendre les phénomènes de formation, maintenance et dissipation de ce type de nuages
Author: Laurent Couillard-Labonnote
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 212
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Author: Gérard Brogniez
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 351
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Pour améliorer la connaissance des nuages de cristaux de glace de la haute troposphère, des programmes de recherche internationaux de grande ampleur ont été mis en place ces dernières années. Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'expérience ICE (International Cirrus Experiment) et de la campagne en préparation EUCREX (EUropean Cloud and Radiation EXperiment). Le seul moyen permettant une étude globale, à l'échelle planétaire des cirrus est l'observation satellitaire. Ceci a nécessité la mise au point de codes radiatifs adaptés au cas des particules non sphériques. Nous avons étudié des modèles de tels nuages, en faisant en premier lieu l'hypothèse qu'ils sont composés de cristaux de glace de forme cylindrique. Ces résultats ont été utilisés pour interpréter l'observation satellitaire des cirrus semi-transparents. Cette application concerne la télédétection satellitaire à l'aide des canaux infrarouges à 11 μm et 12 μm du radiomètre AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) porté sur le satellite NOAA 9 (National Oceanic and Atmospheric Administration). Afin d'effectuer une modélisation plus fine des cirrus, nous avons fait ensuite l'hypothèse qu'ils sont constitués de cristaux, dont la structure de base est hexagonale. Nous avons utilisé tout un ensemble d'observations radiatives (lidar, radiométrie infrarouge et visible) pour caractériser les propriétés optiques moyennes d'un cirrus, des caractéristiques microphysiques ont été déduites et sont tout à fait en accord avec l'interprétation des observations satellitaires. Nous avons étudié le cas où les particules de glace ont une orientation privilégiée dans le cirrus. Le calcul approché du transfert radiatif dans un tel milieu a été mis au point et les effets radiatifs dus à cette anisotropie ont été quantifiés
Author: GOULVEN.. MONNIER
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 225
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LES NUAGES ELEVES INTERVIENNENT COMME ACTEURS DANS LES PHENOMENES METEOROLOGIQUES ET CLIMATIQUES, PAR LEUR IMPACT RADIATIF SUR L'ATMOSPHERE, ET COMME ELEMENTS PERTURBATEURS DANS LA TELEDETECTION SATELLITAIRE DE LA SURFACE TERRESTRE. LE PRESENT TRAVAIL S'APPUIE SUR LEUR TELEDETECTION, PAR LIDAR DEPUIS LE SOL, ET PAR SATELLITE DEPUIS L'ESPACE. IL S'ARTICULE EN DEUX THEMES, DONT LE PREMIER EST CONSACRE LA CONTRIBUTION DES DIFFUSIONS MULTIPLES AUX SIGNAUX LIDAR. UN MODELE ENTIEREMENT ANALYTIQUE EN EST DEVELOPPE, QUI CONDUIT A DES RESULTATS UTILES A L'INTERPRETATION QUANTITATIVE DES SIGNAUX LIDAR EN GENERAL. LE LIDAR RETRODIFFUSION DE L'ENSSAT EST ENSUITE PRESENTE, AINSI QU'UN DISPOSITIF DE DETECTION CONCU POUR L'EXTRACTION DE LA CONTRIBUTION PROPRE DES DIFFUSIONS MULTIPLES. L'APPAREILLAGE ET LE MODELE THEORIQUE MIS AU POINT SONT APPLIQUES A L'ETUDE DE DEUX CAS DE NUAGES ELEVES. LE SECOND THEME DEVELOPPE EST L'ETUDE EXPERIMENTALE DE LA DEPENDANCE ENTRE LA REFLECTANCE VISIBLE DES NUAGES ELEVES ET LEUR EMISSIVITE DANS L'INFRAROUGE MOYEN. UNE METHODE A DEUX CANAUX SATELLITAIRES DANS LE VISIBLE ET L'INFRAROUGE PROCHE EST ELABOREE POUR AIDER A L'EXTRACTION DE LA REFLECTANCE DE NUAGES TRES FINS. UN TROISIEME CANAL, DANS L'INFRAROUGE THERMIQUE, EST EXPLOITE CONJOINTEMENT AVEC DES DONNEES LIDAR CONCOMITANTES POUR L'EVALUATION DE LEUR EMISSIVITE. UN DOMAINE EMISSIVITE/REFLECTANCE EST DELIMITE A PARTIR DE 13 OCCURRENCES DE NUAGES ELEVES OBSERVES SIMULTANEMENT PAR LIDAR ET SATELLITE, PUIS INTERPRETE EN TERME DE MICROPHYSIQUE. IL PERMET DE PROPOSER UNE METHODE DE DETECTION AUTOMATIQUE DES CIRRUS TRES FINS A PARTIR DES DONNEES SATELLITAIRES OPERATIONNELLES, DONT UNE EVALUATION EST INITIEE, SUR LA BASE DE DONNEES LOCALES ISSUES DE 500 PASSAGES DE SATELLITES DEFILANTS.
Author: Vincent Giraud
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Languages : fr
Pages : 202
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Book Description
Les simulations de l'impact climatique des nuages ont, en particulier, mis en evidence le role critique des cirrus sur le bilan radiatif de la terre. La prise en compte de facon realiste de ce type de nuages dans les modeles de circulation generale (gcm) n'est pas encore possible, principalement a cause du manque d'observation de la microphysique des cirrus a l'echelle du globe. De plus, les caracteristiques microphysiques assimilables dans ces modeles sont necessairement representatives d'une microphysique simplifiee qui doit neanmoins permettre de simuler l'influence des cirrus sur le rayonnement. C'est cette microphysique qu'il est necessaire d'observer a l'echelle de la planete. C'est dans cette perspective que ce travail a ete effectue. Il consiste en l'elaboration d'une procedure de traitement permettant (i) la detection des cirrus et (ii) la recherche de leurs caracteristiques microphysiques, a partir des mesures du radiometre avhrr embarque sur les satellites noaa. Sur les images avhrr, les pixels couverts par des cirrus sont detectes par une methode de classification statistique (nuees dynamiques). Elle permet de differencier les principaux types de nuages a partir de leurs proprietes spectrales (visible et infrarouge) et spatiales (variances sur 9 pixels voisins dans le visible et l'infrarouge). Sur les zones couvertes par des cirrus, nous recherchons une caracteristique microphysique qui permet de simuler au mieux le rayonnement mesure dans les deux canaux de l'avhrr situes dans la fenetre infrarouge thermique (10-12 m). Pour chaque zone, cette caracteristique est representative de la microphysique des parties semi-transparentes du cirrus le plus froid et qui possede les particules les plus petites. Si nous assimilons la forme des cristaux a des spheres de glace, la caracteristique microphysique ainsi obtenue permet de deduire le diametre effectif des particules. Notre procedure de traitement a ete appliquee sur un ensemble de 21 images representatives de conditions meteorologiques de latitudes moyennes. Sur ces images, nous avons observe, dans certains cirrus, des zones de forte concentration de tres petites particules. Les cristaux les plus petits, de diametre effectif compris entre 10 et 20 m, ont ete observees seulement pour des cirrus de temperature superieure a 230 k.
Author: GUY.. FEBVRE
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Languages : fr
Pages : 166
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Book Description
LES CIRRUS COUVRENT REGULIEREMENT 20% DE LA SURFACE DU GLOBE. LEUR ROLE SUR LE BILAN CLIMATIQUE DE LA PLANETE EST DONC LOIN D'ETRE NEGLIGEABLE. UNE MEILLEURE COMPREHENSION DE LEUR INFLUENCE NECESSITE UNE DESCRIPTION DETAILLEE DE LEURS PROPRIETES OPTIQUES ET DE LEUR STRUCTURE MICROPHYSIQUE. CE MANUSCRIT PRESENTE UNE APPROCHE ORIGINALE DE L'ETUDE DE CES NUAGES A PARTIR DE L'ECHANTILLONNAGE QUASI SIMULTANE DE MESURES MICROPHYSIQUES IN SITU ET TELEDECTECTEES (LIDAR + RADIOMETRE). LA METHODE D'ANALYSE UTILISEE EST LA METHODE LIRAD QUI EST ADAPTEE A L'ETUDE DES NUAGES OPTIQUEMENT FINS. LA DETERMINATION DE PARAMETRES IMPORTANTS TELS QUE K (RAPPORT CFFICIENT DE RETRODIFFUSION SUR CFFICIENT D'EXTINCTION) NECESSITE L'ETALONNAGE DU LIDAR. UNE NOUVELLE METHODE S'APPUYANT SUR UNE ETUDE STATISTIQUE DE LA DISTRIBUTION DU CFFICIENT D'EXTINCTION EST PRESENTEE. L'UTILISATION DE CETTE METHODOLOGIE SUR DES CAS DE NUAGES REELS (CIRRUS) ET ARTIFICIELS (TRAINEES DE CONDENSATION) MET EN EVIDENCE LA DISPARITE DE LEURS PROPRIETES OPTIQUES ET MICROPHYSIQUES. L'ANALYSE DE CES RESULTATS A PERMIS D'UNE PART DE MONTRER QUE LES PROPRIETES OPTIQUES DE TRAINEES DE CONDENSATION PEUVENT ETRE MODELISEES EN SUPPOSANT DES SPHERES DE GLACE ET D'AUTRE DE PART DE PROPOSER UN SCHEMA CONCEPTUEL D'EVOLUTION DE CES NUAGES DANS LA PERSPECTIVE D'UNE MODELISATION
Author: Hélène Chepfer
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 394
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Book Description
La comparaison des différentes mesures avec les modeles montre que les données de polarisation (POLDER et lidar) sont très discriminantes pour la microphysique (forme, taille, orientation des cristaux), et que la combinaison de différentes mesures permet de réduire le nombre de modèles susceptibles de les expliquer. Une étude de sensibilité du forçage radiatif met en évidence l'impact important de l'orientation préférentielle des cristaux de glace dans le cirrus.
