MODELISATION ET OBSERVATION DE L'IMPACT RADIATIF DE L'AEROSOL MINERAL EN PRESENCE DE NUAGES SUR L'ATLANTIQUE TROPICAL ORIENTAL PDF Download
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Author: FREDERIC.. PRADELLE
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CHAQUE ANNEE, PLUS DE 200 MT DE POUSSIERES MINERALES SAHARIENNES SONT EXPULSEES SUR L'ATLANTIQUE TROPICAL ORIENTAL. CES PARTICULES D'AEROSOLS, AU COURS DE LEUR TRANSPORT, VONT POUVOIR INTERAGIR AVEC LES NOMBREUX NUAGES PRESENTS AU-DESSUS DE L'OCEAN. CE TRAVAIL TENTE DE METTRE EN EVIDENCE CES INTERACTIONS ET DE QUANTIFIER L'IMPACT RADIATIF DE CES PARTICULES EN PRESENCE DE NUAGES. UNE ETUDE CLIMATOLOGIQUE A PERMIS DE DETERMINER LA POSITION RELATIVE DE LA COUVERTURE NUAGEUSE MOYENNE ET DES PANACHES DE PARTICULES MINERALES SUR L'OCEAN. EN ETE, LES PARTICULES SONT TRANSPORTEES EN ALTITUDE, AU-DESSUS DE LA COUCHE DES ALIZES OU SE FORMENT LES NUAGES. DES SIMULATIONS RADIATIVES MONTRENT QU'EN CETTE SAISON, LES PARTICULES MINERALES ABSORBENT UNE FRACTION DU RAYONNEMENT SOLAIRE (EFFET RADIATIF DIRECT) ET INDUISENT UNE DIMINUTION DE L'ALBEDO DU SYSTEME OCEAN/NUAGES/ATMOSPHERE DE L'ORDRE DE 15%, CE QUI SE TRADUIT PAR UN FORCAGE RADIATIF POSITIF SUR LA COLONNE. EN HIVER, LES NUAGES ET LES PANACHES DE PARTICULES SE SITUENT GENERALEMENT A LA MEME ALTITUDE, DANS LES BASSES COUCHES DES ALIZES. L'AEROSOL MINERAL, INITIALEMENT TRES PEU SOLUBLE, EST ALTERE AU COURS DE SON TRANSPORT ET ACQUIERE UNE FRACTION SOLUBLE QUI DEVRAIT LUI PERMETTRE D'AGIR COMME NOYAU DE CONDENSATION. DES SIMULATIONS MICROPHYSIQUES REVELENT QUE CES PARTICULES MINERALES, EN RAISON DE LEUR TAILLE IMPORTANTE, DEVRAIENT PROVOQUER UNE DIMINUTION DE L'ALBEDO DES NUAGES (EFFET RADIATIF INDIRECT). CET EFFET, RENFORCE PAR LA PRESENCE EN ALTITUDE DE PARTICULES CARBONEES EMISES PAR LES FEUX DE BROUSSE AFRICAINS, DEVRAIT CONDUIRE EN HIVER A UNE DIMINUTION DE L'ALBEDO DU SYSTEME COMPRISE ENTRE 5% ET 15%, ET ENCORE UNE FOIS A UN RECHAUFFEMENT DE LA COLONNE. ENFIN, UNE ETUDE BASEE SUR LE TRAITEMENT STATISTIQUE DE 6 ANNEES DE DONNEES METEOSAT NOUS A PERMIS DE VALIDER PARTIELLEMENT CES RESULTATS ET DE METTRE EN EVIDENCE L'IMPACT RADIATIF DES PARTICULES MINERALES SUR LE SYSTEME AU-DESSUS DE L'ATLANTIQUE TROPICAL ORIENTAL.
Author: FREDERIC.. PRADELLE
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CHAQUE ANNEE, PLUS DE 200 MT DE POUSSIERES MINERALES SAHARIENNES SONT EXPULSEES SUR L'ATLANTIQUE TROPICAL ORIENTAL. CES PARTICULES D'AEROSOLS, AU COURS DE LEUR TRANSPORT, VONT POUVOIR INTERAGIR AVEC LES NOMBREUX NUAGES PRESENTS AU-DESSUS DE L'OCEAN. CE TRAVAIL TENTE DE METTRE EN EVIDENCE CES INTERACTIONS ET DE QUANTIFIER L'IMPACT RADIATIF DE CES PARTICULES EN PRESENCE DE NUAGES. UNE ETUDE CLIMATOLOGIQUE A PERMIS DE DETERMINER LA POSITION RELATIVE DE LA COUVERTURE NUAGEUSE MOYENNE ET DES PANACHES DE PARTICULES MINERALES SUR L'OCEAN. EN ETE, LES PARTICULES SONT TRANSPORTEES EN ALTITUDE, AU-DESSUS DE LA COUCHE DES ALIZES OU SE FORMENT LES NUAGES. DES SIMULATIONS RADIATIVES MONTRENT QU'EN CETTE SAISON, LES PARTICULES MINERALES ABSORBENT UNE FRACTION DU RAYONNEMENT SOLAIRE (EFFET RADIATIF DIRECT) ET INDUISENT UNE DIMINUTION DE L'ALBEDO DU SYSTEME OCEAN/NUAGES/ATMOSPHERE DE L'ORDRE DE 15%, CE QUI SE TRADUIT PAR UN FORCAGE RADIATIF POSITIF SUR LA COLONNE. EN HIVER, LES NUAGES ET LES PANACHES DE PARTICULES SE SITUENT GENERALEMENT A LA MEME ALTITUDE, DANS LES BASSES COUCHES DES ALIZES. L'AEROSOL MINERAL, INITIALEMENT TRES PEU SOLUBLE, EST ALTERE AU COURS DE SON TRANSPORT ET ACQUIERE UNE FRACTION SOLUBLE QUI DEVRAIT LUI PERMETTRE D'AGIR COMME NOYAU DE CONDENSATION. DES SIMULATIONS MICROPHYSIQUES REVELENT QUE CES PARTICULES MINERALES, EN RAISON DE LEUR TAILLE IMPORTANTE, DEVRAIENT PROVOQUER UNE DIMINUTION DE L'ALBEDO DES NUAGES (EFFET RADIATIF INDIRECT). CET EFFET, RENFORCE PAR LA PRESENCE EN ALTITUDE DE PARTICULES CARBONEES EMISES PAR LES FEUX DE BROUSSE AFRICAINS, DEVRAIT CONDUIRE EN HIVER A UNE DIMINUTION DE L'ALBEDO DU SYSTEME COMPRISE ENTRE 5% ET 15%, ET ENCORE UNE FOIS A UN RECHAUFFEMENT DE LA COLONNE. ENFIN, UNE ETUDE BASEE SUR LE TRAITEMENT STATISTIQUE DE 6 ANNEES DE DONNEES METEOSAT NOUS A PERMIS DE VALIDER PARTIELLEMENT CES RESULTATS ET DE METTRE EN EVIDENCE L'IMPACT RADIATIF DES PARTICULES MINERALES SUR LE SYSTEME AU-DESSUS DE L'ATLANTIQUE TROPICAL ORIENTAL.
Author: Olivier Chomette
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Languages : fr
Pages : 202
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L'objectif du travail présenté est de modéliser le cycle atmosphérique émission-transport-dépôt de l'aérosol désertique afin d'étudier son impact radiatif et de mettre en évidence l'effet qui peut en résulter sur la dynamique de l'atmosphère. On utilise pour cela un modèle méso-échelle, le RAMS, après l'avoir amplement aménagé, de sorte qu'il soit utilisable pour modéliser le cycle des aérosols désertiques pendant un événement couvrant une région (partie du Sahara et de l'océan Atlantique) de 15 millions de km2 durant plusieurs jours. L'aménagement du modèle comporte (i) un module décrivant la physique des soulèvements, incluant une cartographie des états de sol de la moitié Ouest du Sahara, (ii) une procédure décrivant le dépôt sec des particules par gravité, ce qui entraîne l'évolution de la granulométrie au cours du temps et (iii) un code radiatif détaillé permettant la prise en compte de l'aérosol. La détermination des caractéristiques optiques de l'aérosol désertique en fonction de sa granulométrie et de son indice complexe est réalisée pour alimenter le programme de calcul. Les résultats des simulations sont comparés avec les données d'observations disponibles (satellite, mesures photométriques sol, mesures météorologiques) et sont en général en bon accord avec ces dernières. Nous avons montré l'importance de la détermination des vents à la surface des zones d'émission ainsi que de la bonne description des reliefs et de la rugosité des surfaces, pour la qualité de cet accord. L'évaluation de l'impact radiatif de l'aérosol désertique est réalisée par comparaison des bilans radiatifs de l'atmosphère avec et sans aérosol. La même démarche est utilisée pour l'étude de la rétroaction entre la dynamique et la présence d'aérosol dans l'atmosphère. On montre que l'impact radiatif à une rétroaction importante sur les masses soulevées. En revanche l'effet sur la dynamique apparaît négligeable dans le cas étudié.
Author: ISABELLE.. CHIAPELLO
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Languages : fr
Pages : 251
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L'OBJET DE CE TRAVAIL EST DE DOCUMENTER LES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES QUI CONTROLENT LES PROPRIETES OPTIQUES DES AEROSOLS ATMOSPHERIQUES DANS LA REGION DE L'ATLANTIQUE NORD TROPICAL ORIENTAL. IL S'AGIT, DE FACON PLUS GENERALE, D'AMELIORER LA PARAMETRISATION DE L'EFFET RADIATIF DES AEROSOLS DANS LES SIMULATIONS CLIMATIQUES, ET DE FOURNIR UNE BASE DE DONNEES REGIONALE DE VALIDATION POUR LES MODELES GLOBAUX D'AEROSOL. POUR CE FAIRE UNE STATION DE MESURES A ETE MISE EN PLACE AUX ILES DU CAP VERT, INCLUANT UN SUIVI JOURNALIER DES CONCENTRATIONS D'AEROSOL SUR UNE PERIODE DE PLUSIEURS ANNEES, DES MESURES DE L'EPAISSEUR OPTIQUE EN AEROSOL (QUI TRADUIT SON EFFET RADIATIF DIRECT), ET DES MESURES DES PROPRIETES GRANULOMETRIQUES DES AEROSOLS. L'ANALYSE CHIMIQUE DES ECHANTILLONS A PERMIS DE DETERMINER LES CONCENTRATIONS ELEMENTAIRES ET DE QUANTIFIER LES DIFFERENTES ESPECES D'AEROSOL PRESENTES. LA REGION DE L'ATLANTIQUE NORD TROPICAL EST CARACTERISEE PAR DES CONCENTRATIONS EN POUSSIERES MINERALES D'ORIGINE SAHARIENNE PARMI LES PLUS ELEVEES MESUREES EN REGION OCEANIQUE, AUSSI CES PARTICULES D'ORIGINE CRUSTALE ONT-ELLES FAIT L'OBJET D'UNE ATTENTION PARTICULIERE. LA VARIABILITE SAISONNIERE DES CONCENTRATIONS DE POUSSIERES MINERALES ET L'ANALYSE DES SITUATIONS METEOROLOGIQUES REGNANT SUR L'ATLANTIQUE NORD TROPICAL, ONT PERMIS DE COMPRENDRE LES MECANISMES DE TRANSPORT DE L'AEROSOL SAHARIEN. L'EXISTENCE D'UN TRANSPORT ADDITIONNEL EN HIVER DANS LES BASSES COUCHES DE L'ATMOSPHERE A ETE MISE EN EVIDENCE. UNE APPROCHE METEOROLOGIQUE ET GEOCHIMIQUE DES REGIONS-SOURCE DE POUSSIERES A PERMIS DE DISTINGUER TROIS GRANDES REGIONS PRODUCTRICES (NORD SAHARIENNE, SUD SAHARIENNE ET SAHELIENNE). L'ETUDE COMBINEE DES TRAJECTOGRAPHIES DE MASSE D'AIR ET DES FLUX DE PRODUCTION SIMULES SUR LE SAHARA A PERMIS DE PRECISER LA LOCALISATION DES ZONES DE SOULEVEMENT AU SEIN DE CES GRANDES REGIONS. LA VARIABILITE DES CONCENTRATIONS DE SELS MARINS, AUTRE COMPOSANTE IMPORTANTE EN TERME DE MASSE DE L'AEROSOL EN REGION OCEANIQUE, A PU ETRE EXPLIQUEE EN RELATION AVEC LA VITESSE DU VENT LOCAL EN HIVER, LES NIVEAUX DE CONCENTRATIONS OBSERVES EN ETE ETANT PROBABLEMENT LIES A DES PHENOMENES D'ADVECTION. LE SOUFRE A ETE UTILISE, APRES CORRECTION DE SES COMPOSANTES MARINE ET CRUSTALE, POUR LE TRACAGE DES SULFATES EN EXCES, PRODUITS PAR CONVERSION GAZ-PARTICULES. L'ETUDE DE LA VARIABILITE TEMPORELLE DES CONCENTRATIONS DE SOUFRE EN EXCES ET DES TRAJECTOGRAPHIES DE MASSE D'AIR NOUS A CONDUIT A PRIVILEGIER UNE INFLUENCE MAJEURE DES SOURCES ANTHROPOGENIQUES (AFRICAINES EN HIVER ET PROBABLEMENT EUROPEENNES EN ETE) SUR LES CONCENTRATIONS DE SULFATES EN EXCES. DE PLUS, LE TRANSFERT D'UNE PARTIE IMPORTANTE DE LA MASSE DES SULFATES EN EXCES SUR LES SELS MARINS EN PERIODE CLAIRE, ET SUR LES PARTICULES DE CALCITE D'ORIGINE CRUSTALE EN PERIODE DE POUSSIERES A ETE MIS EN EVIDENCE A PARTIR DES DISTRIBUTIONS GRANULOMETRIQUES DE CES PARTICULES. AFIN D'EVALUER LA CONTRIBUTION DE CHACUNE DE CES ESPECES A L'EPAISSEUR OPTIQUE TOTALE EN AEROSOL, LEURS PROPRIETES OPTIQUES (SECTIONS EFFICACES SPECIFIQUES D'EXTINCTION) ONT ETE CALCULEES, EN RELATION AVEC LEURS NATURES CHIMIQUES ET LEURS DISTRIBUTIONS GRANULOMETRIQUES. CECI A PERMIS DE CALCULER, A PARTIR DES CONCENTRATIONS DE CHACUNE DES COMPOSANTES DE L'AEROSOL, L'EXTINCTION DU RAYONNEMENT SOLAIRE, QUI COMBINEE A UNE EVALUATION DE LA REPARTITION VERTICALE DES DIFFERENTES ESPECES D'AEROSOL, PERMET D'ATTEINDRE L'EPAISSEUR OPTIQUE EN AEROSOL. L'EPAISSEUR OPTIQUE EN AEROSOL AINSI CALCULEE EST EN BON ACCORD GENERAL AVEC L'EPAISSEUR OPTIQUE MESUREE. LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT QU'IL EXISTE UN BRUIT DE FOND PEU VARIABLE, DE L'ORDRE DE 0.05 EN EPAISSEUR OPTIQUE, DU AUX SELS MARINS ET AUX SULFATES EN EXCES, MAIS QUE LA VARIATION DE L'EPAISSEUR OPTIQUE TOTALE EN AEROSOL DANS CETTE REGION EST PRESQUE TOTALEMENT GOUVERNEE PAR LA VARIATION DE L'EPAISSEUR OPTIQUE EN POUSSIERES MINERALES D'ORIGINE SAHARIENNE. AINSI, DE FACON PLUS GENERALE, EN REGION OCEANIQUE, LES EPAISSEURS OPTIQUES EN AEROSOL SUPERIEURES A 0.3 NE SEMBLENT POUVOIR ETRE OBSERVEES QUE SOUS LE PANACHE DE POUSSIERES D'ORIGINE DESERTIQUE. CES RESULTATS TENDENT A CONFIRMER LA NECESSITE DE PRENDRE EN COMPTE L'EFFET RADIATIF DE CE TYPE D'AEROSOL NATUREL, DONT LES EMISSIONS SONT TRES SENSIBLES AUX CHANGEMENTS METEOROLOGIQUES, POUR L'EVALUATION DU FORCAGE RADIATIF DU AUX AEROSOLS TROPOSPHERIQUES
Author: Irina Sandu
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Languages : fr
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L'aérosol anthropique peut affecter le cycle de vie des nuages de couche limite, en modifiant l'albédo du nuage et en inhibant la formation des précipitations. Cependant, il est difficile de quantifier ces impacts à partir d'observations. Les interactions aérosol-nuages de couche limite sont donc étudiées à l'aide des modèles numériques à résolution fine (LES), qui disposent de paramétrisations détaillées de la turbulence, du transfert radiatif et de la microphysique nuageuse. Dans cette étude, nous examinons plus spécifiquement les impacts de l'aérosol sur le cycle diurne de stratocumulus marins. Des simulations LES d'un cycle de 36 heures sont réalisées pour des concentrations d'aérosol typiques de masses d'air pures et polluées. Partant d'un même état initial, les simulations divergent rapidement. L'augmentation de la concentration des noyaux de condensation nuageux conduit à une augmentation de la concentration des gouttelettes, à une diminution de leur diamètre, et ainsi à l'inhibition de leur sédimentation et de la précipitation de bruine. Le contenu en eau liquide au sommet nuage augmente et l'entraînement sommital est renforcé. De plus, l'absorption du rayonnement solaire à la base du nuage n'est plus compensée par l'évaporation de la bruine et le découplage de la couche nuageuse est renforcé. Dans l'ensemble, la couche limite polluée est mieux couplée la nuit et plus découplée le jour que la couche limite marine pure. Ces simulations permettent d'identifier des signatures mesurables de l'impact des aérosols sur la dynamique de la couche limite, et ainsi de mieux concevoir les expériences de terrain qui visent à quantifier ces impacts.
Author: Nicolas Bellouin
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Languages : en
Pages : 186
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Les aérosols atmosphériques influent sur le bilan radiatif terrestre en diffusant et absorbant le rayonnement incident (effet direct) et en modifiant le cycle de vie et les propriétés radiatives des nuages (effet indirect). Les interactions aérosols anthropiques - nuages - rayonnement constituent un forçage du système dont le signe et l'ordre de grandeur sont mal connus. Cette thèse étudie l'effet direct à partir d'observations satellitaires et de photométrie au sol. Elle aborde également plusieurs aspects de la modélisation des aérosols et de la surface dans les codes de transfert radiatif. Après avoir présenté les aérosols atmosphériques et leur impact climatique, on définit la perturbation des flux radiatifs due à l'effet direct des aérosols. Les outils utilisés par cette thèse sont le code de transfert radiatif Streamer qui, associé à une technique de reconstitution du signal, permet de simuler flux et réflectances, l'instrument satellitaire Polder, qui est multidirectionnel et effectue des mesures polarisées, et le réseau de photomètres Aeronet-Photons. On étudie tout d'abord l'impact sur la perturbation radiative directe des aérosols de deux simplifications souvent utilisées dans les calculs de transfert radiatif. Il est montré, à partir de mesures de la fonction de phase, que négliger la non-sphéricité des aérosols entraîne des erreurs importantes sur la perturbation radiative directe et sur l'inversion de l'épaisseur optique. La prise en compte de la surface océanique par son albédo entraîne également des erreurs par rapport à la prise en compte rigoureuse utilisant la fonction de distribution de la réflectance bidirectionnelle. Pour estimer l'absorption par les aérosols, nous avons associé les inversions de Polder à un jeu d'albédos de diffusion simple issu de l'analyse de mesures Aeronet-Photons. L'algorithme utilisé permet d'identifier l'aérosol présent dans l'atmosphère en se basant sur les propriétés optiques déduites des mesures de Polder et sur la localisation géographique de la scène. Notre estimation de l'absorption en ciel clair est 2,5 Wm-2en moyenne globale sur les huit mois de données Polder. Nous présentons ensuite une méthode originale d'estimation de la perturbation radiative au-dessus des océans et en ciel clair à partir des réflectances de Polder. Grâce à l'utilisation de nombreux modèles d'aérosols, notre algorithme permet de défmir une incertitude. L'application sur les huit mois de mesures de Polder permet d'évaluer la perturbation radiative entre -6,8 et -7,8 Wm-2 en moyenne globale et sur huit mois. Une modification sera apportée à l'algorithme afm de mieux prendre en compte l'effet du vent sur la surface marine. La thèse se termine par une discussion sur l'estimation de la perturbation radiative directe au-dessus des continents, où la prise en compte de la surface est difficile.
Author: Artemio Plana Fattori
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Languages : fr
Pages : 362
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L'aerosol desertique est constitue de particules minerales soulevees par le vent dans les regions arides de la planete telles que le sahara. Le suivi spatio-temporal de cet aerosol constitue un theme d'interet commun a plusieurs disciplines (la meteorologie, la climatologie, la geochimie, l'ecologie). Il constitue en outre un element important en teledetection depuis l'espace, compte tenu des perturbations induites sur les mesures par la presence des particules. L'interpretation des donnees acquises par les satellites meteosat dans la region spectrale 10,5-12,5 microns (ir) constitue une contribution significative a ce sujet, si on considere la couverture spatiale de la frequence temporelle des images prises. Ce memoire est consacre a l'analyse quantitative des mesures de ce type, dans le but de preciser les limitations et les possibilites d'exploitation de l'imagerie meteosat-ir en termes de contenu en aerosol desertique dans l'atmosphere. La modelisation des processus en jeu a ete choisie comme demarche d'etude, en tenant compte des phenomenes radiatifs et non radiatifs controlant les profils de temperature de l'air et du sol. L'etude comprend trois etapes: (a) la simulation de l'impact de l'aerosol desertique sur les temperatures a l'aide d'un modele meteorologique, (b) la simulation des luminances mesurees par les capteurs en orbite, et (c) la validation des simulations, appliquees a l'analyse de l'imagerie meteosat, par la comparaison avec les resultats de mesures photometriques au sol effectuees durant l'experience stars-1 (novembre 1989, republique du niger). Les simulations tiennent compte des facteurs descriptifs de l'aerosol desertique (indices de refraction, granulometrie, repartition verticale) ainsi que des facteurs non-aerosol du probleme (contenu en vapeur d'eau dans l'atmosphere, proprietes radiatives de la surface au sol, etc.). Les resultats des simulations sont analyses a partir de cycles diurnes quasi-reproductibles. Ce choix methodologique permet de s'affranchir en grande partie des regimes transitoires, et d'aboutir en outre a des resultats comparables a ceux provenant de la climatologie regionale. L'application des simulations a l'analyse des images meteosat relatives a l'experience stars-1 fournit des evaluations satisfaisantes de l'epaisseur optique de l'aerosol, a condition de prendre en compte des informations complementaires aux donnees satellitaires, telles que le contenu en vapeur d'eau.
Author: Olivier Boucher
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Languages : fr
Pages : 223
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Book Description
LA QUESTION DE L'INFLUENCE DES AEROSOLS SUR LE CLIMAT EST DEVENUE PRIMORDIALE POUR LA COMPREHENSION DU SYSTEME CLIMATIQUE. LES AEROSOLS SONT EN EFFET SUSCEPTIBLES D'AVOIR CONTREBALANCE, TOUT DU MOINS EN PARTIE, L'EFFET DE SERRE ADDITIONNEL DES GAZ TRACES D'ORIGINE ANTHROPIQUE DEPUIS LE DEBUT DE L'ERE INDUSTRIELLE. ILS INFLUENCENT LE CLIMAT PAR LEUR EFFET SUR LE RAYONNEMENT ATMOSPHERIQUE. CET EFFET PEUT ETRE DIRECT PAR DIFFUSION ET ABSORPTION DU RAYONNEMENT SOLAIRE ET TELLURIQUE, OU INDIRECT PAR L'INTERMEDIAIRE DES NUAGES DONT ILS MODIFIENT LES PROPRIETES MICROPHYSIQUES ET OPTIQUES. CETTE THESE ABORDE LE PROBLEME DES AEROSOLS A L'ECHELLE GLOBALE, AVEC POUR OBJET DE QUANTIFIER LES FORCAGES RADIATIFS DIRECT ET INDIRECT DES AEROSOLS. LE PREMIER CHAPITRE EST CONSTITUE D'UNE BREVE INTRODUCTION ET DE RAPPELS THEORIQUES SUR LES AEROSOLS, LEUR ACTIVATION DANS LES NUAGES ET LEURS PROPRIETES OPTIQUES. LE SECOND CHAPITRE PRESENTE BRIEVEMENT LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DU MODELE DE CIRCULATION GENERALE UTILISE PAR LA SUITE, ET EN PARTICULIER LES PARAMETRISATIONS DE LA CONDENSATION, DE LA PRECIPITATION ET DU TRANSFERT RADIATIF. LE TROISIEME CHAPITRE ABORDE LA PROBLEMATIQUE DES EFFETS CLIMATIQUES DES AEROSOLS ET PRESENTE LES TRAVAUX DEJA EFFECTUES SUR LE SUJET. EN PARTICULIER, UNE PRESENTATION DES MODELES DE CHIMIE-TRANSPORT UTILISES DANS CETTE ETUDE EST REALISEE. SEULS SONT D'AILLEURS PRIS EN COMPTE ICI LES AEROSOLS SOUFRES. L'EFFET DIRECT EST ABORDE AU TRAVERS D'UNE ETUDE DE SENSIBILITE A LA TAILLE DES AEROSOLS ET A LA COMPOSITION CHIMIQUE DES AEROSOLS SOUFRES. CONTRAIREMENT A UNE IDEE REPANDUE, LA TAILLE DES AEROSOLS, POURVU QUE CEUX-CI RESTENT DANS LE MODE D'ACCUMULATION, ET LA COMPOSITION CHIMIQUE DES AEROSOLS, POUR LE SYSTEME NH#4/SO#4/H#2O, JOUENT UN ROLE LIMITE DANS LA DETERMINATION DU FORCAGE RADIATIF. DES CALCULS RADIATIFS, EFFECTUES SUR UNE COLONNE ISOLEE AVEC DES MODELES DE COMPLEXITE CROISSANTE, NOUS PERMETTENT DE DRESSER UNE LISTE DES FACTEURS EXTERNES QUI MODULENT FORTEMENT L'EFFET DIRECT DES AEROSOLS, COMME L'ANGLE ZENITHAL DU RAYONNEMENT SOLAIRE INCIDENT, LA NEBULOSITE, OU L'ALBEDO DE SURFACE. LES CORRELATIONS ENTRE CES PARAMETRES SONT UNE SOURCE POTENTIELLE IMPORTANTE D'INCERTITUDES DANS LE CALCUL DE L'EFFET DIRECT. DANS LE CINQUIEME CHAPITRE, NOUS UTILISONS DEUX APPROCHES FORT DIFFERENTES POUR ESTIMER L'EFFET INDIRECT. LA PREMIERE REPOSE SUR UNE RELATION EMPIRIQUE ENTRE LA CONCENTRATION MASSIQUE EN SULFATES ET LA CONCENTRATION DU NUAGE EN GOUTTELETTES. LA SECONDE EXPLOITE LE CONTRASTE HEMISPHERIQUE DE TAILLE DE GOUTTELETTES OBSERVE PAR SATELLITE. CES DEUX ESTIMATIONS CONDUISENT, DE MANIERE QUELQUE PEU FORTUITE, A DES FORCAGES RADIATIFS SIMILAIRES. TOUTEFOIS, CES DEUX APPROCHES RESTENT DES ETUDES DE SENSIBILITE ; UNE QUANTIFICATION DES INCERTITUDES, LORSQUE CELA EST POSSIBLE, NOUS APPELLE EN EFFET A BEAUCOUP DE PRUDENCE. LA DERNIERE PARTIE PRESENTE UNE PARAMETRISATION PLUS COMPLETE, MAIS PRELIMINAIRE, DE LA MICROPHYSIQUE DES NUAGES D'EAU LIQUIDE ET CONSTITUE UN PREMIER PAS VERS UNE MEILLEURE PRISE EN COMPTE DES EFFETS INDIRECTS DES AEROSOLS DANS UN MODELE DE CIRCULATION GENERALE
Author: Aurélien Chauvigné
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La présence des particules d'aérosols dans l'atmosphère influencent le bilan radiatif de notre planète et ainsi son équilibre climatique. Selon les différents mécanismes d'émission et processus de transports atmosphériques, les aérosols peuvent être entrainés dans la troposphère libre et ainsi y résider pendant plusieurs semaines. Les contributions optiques et radiatives des aérosols de troposphère libre par rapport à celles de la colonne atmosphérique sont encore mal évaluées du fait de la difficulté d'accès et du manque de mesures sur de longues périodes. Ces travaux de thèse se sont donc appuyés sur deux sites d'altitude présentant des topographies adéquates pour l'analyse des aérosols de troposphère libre : le site ACTRIS/GAW du puy de Dôme (PUY, 1 465 m, France) et le site ACTRIS/GAW de Chacaltaya (CHC, 5 240 m, Bolivie). Ces deux sites disposent d'un large jeu de données in-situ et de télédétection. Les résultats montrent ainsi l'importance de la prise en compte de la structure verticale de l'atmosphère et de l'effet de l'humidité sur les propriétés des aérosols dans l'analyse des mesures. Pour la première fois à notre connaissance, l'utilisation de ces techniques instrumentales depuis la station de mesures météorologiques la plus haute du monde (Chacaltaya) a permis d'établir les propriétés optiques des aérosols dans cette région largement influencée par la ville de La Paz et par les émissions de la forêt amazonienne. Les résultats montrent que l'influence des feux de forêt amazoniens à la fin de la saison sèche peut accroitre les propriétés optiques de l'aérosol à cette altitude d'un facteur de 3,5 en moyenne et celles de la troposphère libre de 28 à 80%. La station est d'ailleurs régulièrement influencée par les conditions de la troposphère libre (30% du temps en journée et 60% la nuit). Ce manuscrit présente également des méthodes originales pour la détermination des contributions optiques et radiatives des aérosols de troposphère libre avec l'utilisation conjointe des mesures in-situ, photométriques et LIDAR. Les résultats établissent ainsi des contributions optiques de la troposphère libre au-dessus du puy de Dôme variant de 20%en hiver à 80% en été en moyenne. L'utilisation du modèle de transfert radiatif SBDART permet d'évaluer les contributions radiatives correspondantes qui oscillent entre 13 et 40% pour les courtes longueurs d'onde, soit des forçages radiatifs de -1 W.m-2 à -10 W.m-2. Les différentes sources d'aérosols en surface influencent donc fortement la composition de la troposphère libre, qu'il est alors nécessaire de prendre en compte dans le bilan radiatif global de notre planète.
Author: Ingrid Dombrowski-Etchevers
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Languages : fr
Pages : 157
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Book Description
L'aérosol atmosphérique a un impact à la fois sur l'environnement via les effets directs et indirects sur le rayonnement et sur l'homme en raison de sa toxicité. Pourtant, ses caractéristiques physiques et chimiques sont encore mal connues. Ce travail avait un double but. D'une part, effectuer des mesures de la fraction soluble (minérale et organique) de l'aérosol dans une carotte de glace du Mont-Blanc et sur des filtres de six stations européennes géographiquement et climatologiquement différentes du projet CARBOSOL. Ces mesures ont confirmé l'importance de la convection pour le transport des aérosols, notamment le sulfate, des basses couches vers la troposphère libre. En conséquence, dans l'autre partie de ce travail, on s'est d'abord attaché à bien évaluer la capacité de transport des aérosols par le modèle de chimie-transport MOCAGE via une simulation du 210Pb pour les années 2002 à 2004. Les résultats ont été comparés aux mesures des six stations de CARBOSOL. Enfin, une chimie du soufre a été intégrée dans MOCAGE et évaluée pour l'été 2003.
Author: Jérôme Rangognio
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Languages : fr
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Book Description
Le rôle des particules atmosphériques dans la formation des gouttelettes nuageuses a fait l'objet de nombreux travaux, du point de vue expérimental comme numérique. Ce travail s'intéresse au brouillard radiatif. La particularité de ce type de nuage est qu'il se forme dans les basses couches de l'atmosphère, directement en contact avec la surface, là où les concentrations en particules d'aérosols sont les plus élevées. Pour comprendre l'impact de ces particules d'aérosols sur le cycle de vie du brouillard, deux campagnes de mesures ParisFOG et ToulouseFOG ont été réalisées. Après un état de l'art général sur les caractéristiques des aérosols atmosphériques, plusieurs cas de brouillards radiatifs sont présentés, en insistant plus particulièrement sur les propriétés des aérosols et des gouttelettes nuageuses mesurées au cours de ces deux campagnes de mesures. Il apparaît en général très difficile de mettre en avant des interprétations physiques basées uniquement sur les observations. Pour répondre à cette problématique, des simulations numériques 1-D ont été réalisées en utilisant le modèle météorologique Méso-NH, incluant le module d'aérosol ORILAM couplé à un schéma microphysique nuageux à deux-moments. Le schéma d'activation des aérosols est basé sur les travaux d'Abdul-Razzak (2004() Ce schéma permet de prendre en compte la nature chimique et la granulométrie des particules d'aérosols observées. Dans cette approche, la nécessité d'une démarche conjointe entre l'observation et la modélisation numérique est clairement apparue. Des études "off-line" de sensibilité de l'activation des CCN (Cloud Condensation Nuclei) à la concentration en nombre, la taille et la composition chimique des aérosols ont été réalisées en utilisant seulement le schéma d'activation d'Abdul-Razzak (2004). Les interactions avec les autres processus physiques n'ont pas été pris en compte pour ces études "off-line". Différents régimes de l'activation des CCN et une valeur critique de la concentration en nombre d'aérosols ont été mis en évidence. Ce nombre critique d'aérosols correspond au maximum de gouttelettes formées pour un taux de refroidissement et une composition chimique de l'aérosol donnés...
