The project will be conducted in the framework of Labex CaPPA (Chemical and Physical Properties of the Atmosphere)
Le sujet porte sur l'étude des effets direct, semi-direct et potentiellement indirects des aérosols lorsque les aérosols sont transportés au-dessus des nuages et dans les scènes nuageuses. Une méthode s’appuyant sur les mesures polarisées de l’instrument spatial POLDER pour la détection des aérosols au-dessus des nuages a été développée. Cette méthode permet d’étudier les aérosols transportés au-dessus des nuages épais et homogènes. La méthode fournit, pour la première fois, l’épaisseur optique des aérosols, l’absorption et une information sur la taille des particules. Elle permet également de corriger les biais observés sur les propriétés des nuages (c.f. Waquet et al., 2013a, 2013c et travaux de F. Peers, doctorante, LOA).
Le premier objectif de la thèse sera de constituer une base de données combinant les mesures passives et actives. Un premier travail consiste à comparer les épaisseurs optiques en aérosol inversées par l’instrument POLDER et par le lidar spatial CALIOP au-dessus des nuages pour évaluer la cohérence des deux produits. Il s’agira aussi de vérifier la continuité des propriétés des aérosols inversées au-dessus des nuages et des scènes en ciel clair. En fonction des résultats obtenus, il sera peut-être nécessaire de faire évoluer les méthodes considérées.
L’objectif suivant est d’étudier les effets des aérosols sur les propriétés des nuages dans les scènes de type “aérosols au-dessus des nuages épais et homogènes”. Il s’agira d’estimer, de façon précise, certaines propriétés des nuages à partir de CALIOP, de POLDER et de MODIS (propriétés optique et microphysique, le contenu en eau liquide et nombre de gouttelettes dans les nuages). Le taux d´échauffement atmosphérique, lié à la présence d’aérosols absorbants, pourra également être quantifié à l’aide de code de transfert radiatif. Il s’agira ensuite d’étudier l’évolution des propriétés des nuages en fonction de celles des aérosols et de leurs distributions verticales (exemple : couches séparées ou en contact). L’étude sera globale et portera sur plusieurs années d’observation.
La base de données constituée pourra être utilisée afin d’évaluer et de mieux contraindre les modèles climatiques. La combinaison des observations et de la modélisation pourrait permettre d’obtenir fournir une meilleure identification des sources des aérosols observés dans les scènes nuageuses. La réponse des modèles concernant les effets des aérosols sur le gradient de température et sur la dynamique des nuages pourra être testé. Le couplage direct du modèle RAMS au code radiatif GAME, codes disponibles au laboratoire, pourrait être utilisé pour cette étude.
La suite logique de cette étude est de généraliser ces travaux aux scènes nuageuses fractionnées contenant des aérosols, la présence d'aérosols absorbant dans les nuages pouvant réduire la couverture nuageuse. Le développement d’une méthode d’inversion des propriétés des aérosols pour ce type de scènes nuageuses vient juste de débuter au laboratoire. En fonction de l’avancement de ces travaux, l’étudiant devra s’investir dans le développement de la méthode ou dans l’analyse des résultats obtenus.
Laboratory:
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