Guillaume Merlin
Docteur en Physique spécialité Optique, Lasers, Physico-Chimie, Atmosphère
Thèse soutenue le 8 décembre 2016
Laboratoire d’Optique Atmosphérique

 


Titre et résumé de thèse

Préparation à l’exploitation des observations multi-spectrales, multi-angulaires et polarisées de l’instrument 3MI pour les atmosphères nuageuses

Les nuages constituent une des principales sources d’incertitudes dans les modèles climatiques actuels. Ces incertitudes découlent de la difficulté à établir des paramétrisations permettant d’intégrer correctement les propriétés radiatives des nuages dans les modèles climatiques. Pour améliorer et optimiser ces paramétri- sations il est nécessaire de collecter un grand nombre d’informations sur les grandeurs macrophysiques et microphysiques sur la totalité de l’atmosphère terrestre. Nous nous intéressons donc ici aux mesures satellitaires de détection passive, et plus particulièrement aux instruments POLDER, MODIS et 3MI, car il permettent une vision globale de la planète. POLDER avait la particularité de réaliser des mesures multi-angulaires et polarisées pour plusieurs longueurs d’onde. Cette mission ayant été une réussite, une nouvelle génération est en cours de développement avec l’instrument 3MI, suite de l’instrument POLDER. Le but ce travail est de déterminer en quoi et dans quelles proportions ces nouvelles mesures permettront de mieux décrire et mesurer les atmosphères nuageuses. Nous avons d’abord déterminé le contenu en information des mesures de 3MI sur les paramètres décrivant un nuage plan, parallèle et homogène, modèle généralement utilisé actuellement. Ce calcul de contenu en information a permis de montrer les avantages des mesures de 3MI à la restitution de ces paramètres. Le modèle de nuage plan, parallèle et homogène ne décrit pas les variabilités des paramètres nuageux horizontales et verticales. Nous avons ainsi développé un modèle de nuage verticalement hétérogène qui peut être décrit à partir de cinq paramètres : l’altitude et l’épaisseur géométrique du nuage, son épaisseur optique, son contenu en eau et un paramètre de forme. L’étude de contenu en information des mesures de 3MI ont démontré, dans tous les cas de nuages étudiés, que la restitution de ces paramètres est possible. Les mesures de cet instrument semblent donc permettre, dans une certaine mesure, de décrire verticalement un nuage.

Mots clés : nuages, atmosphère, 3MI, satellite, télédétection

Rapporteurs :
Piet Stammes, directeur de recherche au Royal Netherlands Meteorological Institute De Bilt

Cyrille Flamant, directeur de recherche au Laboratoire Atmosphère

Examinateurs :
Frédéric SZCZAP,  MCF HDR au Laboratoire de Météorologie Physique
François-Marie BREON, directeur de recherche au Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement
Julien Delanoe, MCF au Laboratoire Atmosphère

Directeurs de thèse :
Jérôme Riedi, professeur au Laboratoire d’Optique Atmosphérique
Laurent C.-Labonnote, MCF au Laboratoire d’Optique Atmosphérique
Céline Cornet, MCF hdr au Laboratoire d’Optique Atmosphérique

Laboratoire :
Laboratoire d'Optique Atmosphérique

Financement : CNES / Région Hauts-de-France