Etude des propriétés optiques et radiatives des cirrus à l'aide de modèles microphysiques élaborés PDF Download
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Author: Laurent Couillard-Labonnote
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 212
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Author: Laurent Couillard-Labonnote
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 212
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Author: Laurianne Guilaine Bécu
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 215
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Les cirrus couvrent en permanence 20 % de la surface terrestre et jouent un rôle important sur le bilan énergétique du système Terre - Atmosphère. Cependant, la modélisation de leurs interactions avec les rayonnements solaire et tellurique est encore incertaine. Ceci tient du fait que les particules cristallines qui les composent sont de forme et de taille extrêmement variables, ce qui rend impossible le calcul exact des interactions de chacune d'elles avec le rayonnement électromagnétique. Il faut alors développer un modèle microphysique "moyen" capable de restituer les propriétés radiatives de ces nuages. Un modèle de cristaux de glace conçu au laboratoire a été validé dans le domaine visible du spectre, avec une précision supérieure aux modèles existants dans ce domaine de longueur d'onde. Le travail effectué ici consiste maintenant à étendre la modélisation au domaine de l'infra- rouge moyen et thermique. Nous avons dans un premier temps intégré les propriétés optiques en infrarouge thermique de deux modèles microphysiques simples dans un code de transfert radiatif adapté à ce domaine de longueur d'onde. Nous avons ensuite confronté les résultats aux mesures effectuées pendant la campagne aéroportée FRENCH / DIRAC 2001, dédiée à l'étude des cirrus en infrarouge. Cette campagne a permis d'utiliser et de valider deux prototypes d'instruments opérant dans l'infrarouge moyen et thermique. La restitution des mesures en infrarouge thermique à partir des modèles s'est avérée correcte et une méthode de "split-window" a permis d'obtenir une information sur la microphysique du nuage. Parallèlement, nous avons utilisé notre modèle pour la simulation dans le domaine du moyen infrarouge avec un code de transfert adapté à ces longueurs d'onde. Les résultats ont montré un bon accord avec les mesures et une méthode à deux longueurs d'onde a permis de restituer une microphysique équivalente à celle déjà pressentie dans l'étude précédente. Des comparaisons avec des mesures in situ ont permis de valider la microphysique restituée par les modèles.
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: Hélène Chepfer
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 394
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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.
Author: Rita Nohra
Publisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 0
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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: Vincent Giraud
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Category :
Languages : fr
Pages : 202
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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: Vincent Noe͏̈l
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 159
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Author: Odran Sourdeval
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 220
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Les nuages de glace de type cirrus sont reconnus comme ayant un impact radiatif important mais encore mal déterminé sur le système Terre-atmosphère. Récemment, la constellation de satellites A-Train a efficacement contribué à leur étude, grâce un panel d’instruments en parfaite synergie les uns avec les autres. Dans cette thèse, nous proposons d’utiliser l’instrumentation de l’A-Train afin d’étudier les propriétés optiques et radiatives des cirrus. Dans un premier temps, des données issues de deux campagnes aéroportées sont utilisées, afin d’effectuer une validation des mesures du radiomètre infrarouge spatial IIR. Nous montrons de très bonnes similitudes entre les mesures radiométriques aéroportées et spatiales, ce qui permet de conclure à la validation de ces dernières. Une seconde étude présente un algorithme développé dans le but de restituer l’épaisseur optique des cirrus et la dimension effective des cristaux qui les composent, à partir des mesures de IIR. Nous montrons que ses résultats sont en accord avec des mesures in situ et des produits opérationnels, mais remarquons cependant que leur qualité pourrait être améliorée dans l’hypothèse d’une meilleure connaissance des propriétés de nuages d’eau liquide sous-jacents. Une troisième étude propose donc une amélioration de cet algorithme, permettant de restituer simultanément les propriétés d’une couche de nuage de glace et de deux couches de nuage d’eau liquide. Cet algorithme ’multi-couches’ est appliqué sur un grand nombre de cas, de manière à juger efficacement de la qualité de ses résultats. Des comparaisons avec divers produits opérationnels montrent une bonne cohérence de nos restitutions.
