Composition du jury

Pr. Gérard Brogniez (LOA) Rapporteur
Dr. Patrick Chervet (ONERA) Examinateur
Dr. Jean-François Gayet (LaMP) Rapporteur
Dr. Philippe Keckhut (SA) Examinateur
Dr. Hervé LeTreut (LMD) Président du jury
Dr. Claudia Stubenrauch (LMD) Directrice de thèse

Résumé

Les cirrus, à cause de leur grande étendue spatio-temporelle, jouent un rôle prépondérant dans la balance énergétique du système terre-atmosphère. Leur impact radiatif dépend de leurs propriétés physiques et microphysiques. Actuellement, ni la valeur absolue ni le signe de la rétroaction des cirrus par rapport à un changement climatique ne sont connus avec exactitude. Seule l’observation des propriétés des cirrus à différentes échelles spatio-temporelles permet de comprendre, et donc de mieux représenter, leur impact sur le climat. Les observations satellitaires offrent la possibilité d’étudier les propriétés nuageuses à une échelle globale et sur de longues périodes. Les sondeurs verticaux TOVS (TIROS-N Operational Vertical Sounder) ont déjà montré leur capacité de restitution des propriétés physiques (altitude, température et émissivité) et microphysiques (taille des cristaux (De) et épaisseur en glace (IWP)) des cirrus grâce à leur bonne résolution spectrale dans le domaine infrarouge. Cette thèse porte sur l’étude des propriétés des cirrus déterminées à partir des observations de TOVS en synergie avec trois autres types de données : 1) les observations du sommet et de la base des nuages à partir du premier lidar spatial LITE, 2) les paramètres atmosphériques des ré-analyses de l’ECMWF et 3) les flux radiatifs déterminés à partir du radiomètre ScaRaB. La combinaison des observations de TOVS et des profils de rétro-diffusion de LITE nous a permis d’évaluer l’altitude des nuages de TOVS et de montrer que celle ci se situe au milieu de la couche nuageuse. La combinaison des observations de TOVS et des ré-analyses de l’ECMWF nous a permis d’analyser les corrélations, à une échelle globale et sur une période de quatre années, entre les propriétés microphysiques des cirrus et les propriétés dynamiques et thermodynamiques de l’atmosphère environnante. Ces analyses nous ont permis de relever les fortes corrélations qui existent entre l’humidité de l’atmosphère, De et le IWP. Ces corrélations dépendent de la situation dynamique : les fortes valeurs de IWP sont liées aux situations humides avec de fortes ascendances tandis que les fortes valeurs de De sont liées aux situations humides avec de faibles vents horizontaux et verticaux. Nous avons évalué la cohérence des paramétrisations des propriétés de diffusion des cristaux de glace entre le domaine thermique et le domaine solaire. Trois différentes paramétrisations, fondées sur différents principes physiques ainsi que différentes hypothèses sur la forme des cristaux, ont été étudiées. Grâce à cette étude nous avons déterminé la forme des cristaux qui donne un meilleur accord entre les albédos observés et simulés.