KONSTA
modèles climatiques ont beaucoup progressé pour représenter les nuages.
Pourtant la réponse et la rétroaction nuageuse demeurent très
différentes d'un modèle à l'autre, et restent les principales sources
d'incertitude pour la sensibilité climatique prédite par les modèles de
climat, et limitent la fiabilité des projections du changement
climatique dû au forçage anthropique. Il est donc crucial d'améliorer
la représentation des processus nuageux dans les modèles climatiques.
L'évaluation des nuages nécessite des observations précises. Jusqu'à
récemment, des observations de plusieurs aspects fondamentaux des
nuages, comme leur distribution tridimensionnelle, existaient
uniquement très grossièrement et étaient obtenus de manière très
indirecte par les satellites de télédétection passive (i.e. CERES,
ERBE, ScaRab, ISCCP) qui mesurent les flux radiatifs au sommet de
l'atmosphère. Les observations A-Train constituent des outils
exceptionnels pour caractériser les propriétés nuageuses. L'objet de
cette thèse est de tirer profit des observations de l'A-Train afin
d'évaluer la description des nuages simulée par les modèles
climatiques. Nous utilisons le radiomètre CERES pour estimer l'effet
radiatif des nuages, les radiomètres PARASOL et MODIS qui mesurent la
réflectance, analysée ici comme proxy de l'épaisseur optique des nuages
et le lidar CALIPSO qui fournit des informations précises sur la
distribution verticale des nuages. Les données co-localisées et
analysées statistiquement constituent une occasion exceptionnelle de
contraindre simultanément les propriétés radiatives des nuages et leur
distribution tridimensionnelle. Le modèle du climat évalué est le
modèle LMDZ ainsi qu'une nouvelle version du modèle en cours de
développement, où des nouvelles paramétrisations du bloc
couche-limite/convection/nuages est testée. La méthode de comparaison
des sorties des modèles climatiques aux grandeurs observées utilise
d'une part le simulateur COSP (CFMIP Observation Simulator Package) qui
comprend SCOPS, le simulateur lidar et le simulateur PARASOL et d'autre
part les jeux des données (CFMIP-OBS) construits pour être compatibles
avec les simulateurs. Nous étudions les propriétés nuageuses dans les
tropiques par régime de circulation, et en classant les nuages par
régions. Une nouvelle méthode a été développée : les observations sont
analysées à haute résolution (spatiale et temporelle) au lieu des
moyennes mensuelles et saisonnières utilisées habituellement afin de se
placer à une échelle aussi proche que possible de celle des processus
nuageux. Cette analyse a permis de contraindre les paramétrisations
développées pour représenter les nuages et révéler des biais dans les
deux versions du LMDZ. Des compensations d'erreurs ont été identifiées
(i) sur la distribution verticale des nuages : la couverture nuageuse
des nuages hauts et surestimée alors que les nuages bas et moyens sont
significativement sous-estimés, (ii) entre la couverture nuageuse et
l'épaisseur optique : la couverture nuageuse totale est sous-estimée
mais les nuages qui se forment ont une épaisseur optique très élevée ce
qui aboutit à une simulation correcte des flux au sommet de
l'atmosphère par le modèle.
Université délivrant le diplôme :
Ecole Polytechnique
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Ecole Polytechnique