Caractérisation physique et estimation de l’impact radiatif des cirrus et des trainées d’avion à l’aide de mesures locales issues d’instruments de télédétection active et passive sur le site de Lille.        

Doctorante: Rita NOHRA

Les cirrus sont des nuages formés de cristaux de glace que l'on trouve généralement à des altitudes supérieures à 6km et qui couvrent environ 30% du globe terrestre. Leur impact sur le bilan d'énergie radiative de la Terre est une des inconnues majeures dans le contexte du changement climatique et améliorer notre connaissance de ces nuages est un des principaux objectifs du Programme Mondial de la Recherche sur le Climat (WCRP, 1986).

En complément, les contrails, trainées de condensation créées par les avions à très haute altitude, peuvent également avoir un impact non négligeable sur l’environnement. En effet, si ces trainées ont généralement une durée de vie assez courte, elles peuvent sous certaines conditions thermodynamiques se transfromer en nuages artificiels, analogues à des cirrus. Du fait d’un traffic aérien intense sur le nord de l’Europe, ces trainées sont particlièrement nombreuses au-dessus de la métropole lilloise.

Le LOA possède une station d’observation atmosphérique, plateforme située sur le toit du laboratoire, équipée d’un lidar à 532nm (laser utilisé pour le sondage vertical) et de divers instruments de télédétection passive (radiomètre infrarouge, photomètres, fluxmètres, sky_imager). Ces mesures sont utilisées de façon intensive depuis plusieurs années pour l’étude des aérosols (réseau PHOTONS/AERONET). Elles sont toutefois également exploitables pour les nuages fins de haute altitude. Une étude préiminaire est en cours au LOA (stage de Master2 de Rita Nohra) afin de mettre en place une détection des cirrus à partir du Lidar. En complément, la thèse d’Odran Sourdeval (en dernière année) a montré l’intérêt des mesures radiomètriques pour la caractérisation optique et microphysique des cirrus à partir des mesures spatiales du radiomètre infrarouge IIR (CALIPSO). Cette approche est tout à fait applicable aux mesures au sol, le LOA disposant sur la station de mesure d’un radiomètre analogue à celui de l’IIR. D’autre part, courant 2013, le LOA complètera ce dispositif de mesures en s’équipant d’un Lidar multi longueurs d’onde (355, 532 et 1064 nm) qui facilitera le sondage en haute altitude.

L’objectif de cette thèse est donc de mettre en place une méthodologie permettant la caractérisation microphysique et optique des cirrus et contrails à partir des mesures de télédétection active (Lidar) et passive (radiomètres) de la station du LOA. Cette méthodologie sera basée sur une approche permettant l’utilisation en synergie d’instruments mesurant le rayonnement dans différentes gammes de longueur d’onde (solaire et thermique). Cette méthodologie doit permettre, à terme, de constituer une base de données permettant une climatologie des cirrus et contrails (détermination de la présence et de l’altitude), ainsi qu’une estimation de leurs propriétés physiques (taille effective des cristaux et épaisseur optique du nuage). Une comparaison sera réalisée avec les propriétés issues de la télédétection spatiale, à partir des instruments disponibles tels que SEVIRI, PARASOL, MODIS, CALIPSO. A partir de l’ensemble de ces données, il sera possible de calculer les flux radiatifs atmosphériques solaires et telluriques, en présence du nuage, à l’aide du code de transfert radiatif GAME du LOA. Ces flux simulés pourront etre comparés avec ceux mesurés par les fluxmètres, depuis le sol ou par les instruments spatiaux de bilan radiatif. Enfin, l’impact radiatif de ces nuages de glace naturels et anthropiques pourra être estimé, toujours à partir du code GAME.

Laboratoire: LOA

Responsables: Frédéric Parol (LOA) / Philippe Dubuisson (LOA)

Financement: Région Nord-Pas-de-Calais / Université Lille 1