Composition du jury

M. Philippe Ricaud Rapporteur
M. Emmanuel Rivière Rapporteur
Mme Hélène Chepfer Examinatrice
M. Paul Konopka Examinateur
M. Bernard Legras Directeur de thèse
Mme Geneviève Sèze Directrice de thèse

Résumé

Les propriétés de transit à travers la tropopause tropicale (TTL) sont importants pour déterminer la composition de l’air entrant dans la stratosphère. Ce travail de thèse vise à améliorer la compréhension du mécanisme de transport des parcelles d’air nuageuses dans la TTL et plus précisément jusqu’à la surface 380 K. Afin d’étudier les trajectoires lagrangiennes de parcelles d’air entre le sommet des nuages convectifs profonds jusqu’à la surface 380 K, les sommets des nuages convectifs profonds sont tout d’abord déterminés à partir des données de température de brillance CLAUS. Le domaine tropical est alors subdivisé en 11 sous-régions définies à partir de la distribution de la convection et des continents. Un bon accord statistique entre les trajectoires, intégrées en avant et en arrière dans le temps, a été obtenu entre 2005 et 2008. Cet accord a permis de quantifier la contribution verticale des sources convectives et les temps de transit associés à chaque sous-régions. Tout au long de l’année, environ 85% des parcelles tropicales à 380K proviennent d’un sommet de nuage convectif. De novembre à avril, les sources de la warm pool prédominent et contribuent jusqu’à 70% du flux de masse ascendant. Durant l’été, la région de la mousson asiatique est le plus grand contributeur avec des contributions similaires sur les régions océaniques et sur le continent asiatique. Cependant la distribution verticale des sources et les temps de transit sont très différents pour ces deux régions, le continent asiatique présentant des sources plus élevées et des temps de transit plus courts. Le plateau Tibétain, bien qu’étant un faible contributeur, est la région pour laquelle l’impact de la convection à 380K est la plus importante, à cause de sa localisation centrale en-dessous de l’anticyclone de mousson asiatique. Les propriétés de transit sont très largement expliquées par un simple modèle régional unidimensionnel soulignant l’importance de la proximité du niveau de chauffage radiatif nul. Dans la TTL, les taux de chauffage radiatifs de MERRA et d’ERA-Interim présentent des différences significatives qui impactent le transport des parcelles d’air dans la TTL.

Transit properties across the tropical tropopause layer (TTL) are important to determine the composition of air entering the stratosphere.
This work aims to improve understanding of the cloudy air transport mechanism in the TTL and more precisely until the 380 K surface. Deep convective clouds tops are determined from brightness temperature provided by CLAUS dataset in order to study lagrangian trajectories integrated between deep convective clouds tops and the 380K surface. The tropical domain is then subdivided into 11 sub-regions according to the distribution of convection and land. A good statistical agreement is obtained over the period 2005-2008, between forward and backward trajectories. This agreement allowed to quantify the vertical contribution of convective sources and their transit time for each sub-regions.
Throughout the year, about 85% of the tropical parcels at 380K originate from convective sources. From November to April, the warm pool sources dominate and account for up to 70 % of the upward flux. During summer, Asian monsoon region is the largest contributor with similar contributions from oceanic regions and Asian mainland. However, the vertical distribution of sources and the transit times are very different for these two regions, Asian mainland displaying higher sources and smaller transit times. The Tibetan plateau, although a minor contributor, is the region with the highest impact of convection at 380K due to its central location beneath the Asian upper level anticyclone. Transit properties can be largely explained by a simple one-dimensional regional model emphasizing the importance of proximity of the level of zero radiative heating rate. In the TTL, radiative heating rates of MERRA and ERA-Interim are significantly different, which impact the transport of air parcels in the TTL.