Équipe Nuages

Les nuages occupent en permanence environ 60% de la surface du globe. Ils interagissent très fortement avec le rayonnement électromagétique. Ils réfléchissent le rayonnement solaire et diminuent ainsi l'énergie absorbée mais ils ont aussi un puissant effet de serre; ces deux effets sont antagonistes et se compensent donc partiellement. La rétroaction nuageuse est le résultat de la variation de chacun de ces effets suite à l'évolution des nuages, elle même due à l'augmentation de l'effet de serre. L'ampleur de cette rétroaction et même son signe restent indéterminés. C'est la cause essentielle d'incertitude dans l'étude de l'évolution du climat.

Au LOA, les études sur les nuages portent sur :

  • la modélisation des propriétés de diffusion des particules des nuages (CIRAMOSA)
  • la modélisation directe de l'influence des nuages sur le rayonnement électromagnétique
  • la détermination des propriétés optiques, microphysiques et macrophysiques des nuages
    • par des expériences in-situ (EUCREX, ACE2, FRENCH)
    • par télédétection depuis l'espace (POLDER, AQUA Train)
  • la modélisation du cycle dynamique des nuages de glace

Transfert Radiatif

Les processus de transfert radiatif jouent un rôle clé dans le bilan énergétique terrestre et mettent en jeu des radiations de courtes et grandes longueurs d'onde réfléchies, émises et absorbées par le système.

Le rayonnement électromagnétique du soleil interagit de manière complexe avec tous les milieux qu'il rencontre, notamment l'atmosphère. Par exemple les nuages réfléchissent une grande part du rayonnement solaire visible mais absorbent fortement les radiations du domaine proche infrarouge. Ces processus d'interactions rayonnement-matière influent sur les mesures de télédétection. Il faut donc bien comprendre ces processus pour interpréter correctement de telles mesures. Pour étudier ces processus on utilise des codes de transfert radiatif.

L'objectif de la thématique « Transfert Radiatif » de l'équipe IRN est d'améliorer les codes existants pour les adapter aux nouveaux besoins liés à l'observation satellitaire : haute résolution, information multi-spectrale sur une large gamme de longueurs d'onde, directionnalité du signal, polarisation du rayonnement. Plusieurs codes de transfert radiatif sont ainsi utilisés au sein de l'équipe avec diverses applications dont l'interprétation d'images POLDER (lien vers site web) et le dépouillement de données MicroPOL et MiniMIR (lien vers une description de ces instruments ?).

En ce qui concerne les propriétés optiques des nuages, l'équipe IRN s'intéresse particulièrement à la modélisation des cristaux de glace. Le modèle IHM (Inhomogeneous Hexagonal Monocrystal) développé par l'équipe permet d'interpréter les mesures optiques et radiatives dans les courtes longueurs d'onde. L'équipe travaille à étendre théoriquement les capacités de ce modèle à l'infrarouge thermique. Pour valider cette extension, l'équipe s'est impliquée dans l'expérience aéroportée CIRCLE (voir la partie Instrumentation et Campagnes de mesure).


Instrumentation

L'équipe IRN participe activement à de régulières campagnes de mesures aéroportées, en collaboration avec d'autres laboratoires français, européens ou américains. Par exemple voici les plus récentes :

  • La campagne FRENCH-DIRAC en 2001, qui était destinée à l'étude des propriétés optiques et radiatives des cirrus, en préparation de la campagne spatiale A-Train. Cette campagne a été menée en collaboration avec le Service d'Aéronomie (SA) et le Laboratoire de Météorologie Physique (LaMP), avec deux avions instrumentés volant en formation, l'un à l'intérieur du cirrus, l'autre à haute altitude au-dessus de la couche de cirrus. Le LOA a fourni les instruments CLIMAT, MiniMIR (voir plus bas pour ces deux instruments), POLDER (lien) et le lidar LEANDRE (lien).
  • La campagne CRYSTAL-FACE, en 2002, pilotée par la NASA. Le LOA a contribué à cette campagne avec l'instrument POLDER aéroporté. Il s'agissait de survoler et d'étudier des systèmes convectifs et des cirrus tropicaux issus de la convection profonde.
  • La campagne BBC2 en 2003 aux Pays-Bas entre Rotterdam et le site instrumenté de Cabaw. L'avion de mesure était équipé entre autres des instruments POLDER et MiniMIR et des mesures de fonds de ciel ont été effectuées depuis le sol. L'objectif était de réaliser des mesures au-dessus de couvertures nuageuses basses et peu fractionnée (strato-cumulus et cumulus).

Les futures expériences de validation de l'A-Train : deux campagnes aéroportées SAMUM (Saharan dUst experiMent) en 2005 et CIRCLE (CIRus Cloud Experiment) en 2006, en collaboration avec l'IPSL, le LaMP et le DLR. Le LOA participera à ces campagne en fournissant le radiomètre infrarouge tri-bande CLIMAT-AV.

De plus l'équipe travaille au développement de nouveaux radiomètres tels que MiniMIR (Middle Infrared Radiometer) et CLIMAT-AV (Conveyable Low-noise Infrared radiometer for Measurements of Atmosphere and ground surface Targets - Airborne Version). MiniMIR mesure les luminances spectrales et leur composante polarisée correspondant à la lumière solaire diffusée dans le domaine du proche et du moyen infrarouge du spectre solaire. Cet instrument est conçu pour compléter les mesures polarisées du radiomètre POLDER. CLIMAT est un radiomètre infrarouge prototype de nouvelle génération, entièrement numérique. Il a été étudié et réalisé par la société CIMEL Electronique en partenariat avec le laboratoire. A terme ce radiomètre fera partie de l'instrumentation de base des avions de recherche.


Télédétection

On parle de télédétection à propos des mesures d'instruments embarqués sur des satellites. Ces instruments mesurent des quantités liées à leur mode de fonctionnement : par exemple le radar émet une onde et mesure la quantité d'énergie qui revient c'est-à-dire qui est réfléchie par le milieu rencontré. Il faut ensuite inverser les équations propres à ces instruments pour déduire des mesures les propriétés du milieu étudié : pour cela des algorithmes d'inversion ont été (et sont) développés.

Une part importante du travail de l'équipe IRN porte sur la validation d'algorithmes de restitution de paramètres tels que le taux de couverture nuageuse, le contenu en vapeur d'eau de l'atmosphère, la phase thermodynamique, l'épaisseur optique des nuages, leur pression et sur la validation des produits satellitaires dérivés à l'aide de ces algorithmes. Cette validation scientifique est basée sur la vérification de la cohérence des produits, la comparaison avec des observations au sol, et la comparaison avec d'autres observations satellitaires.

Les missions POLDER-1 et POLDER-2 ont donné à l'équipe IRN une expertise dans ce domaine, qui sera exploitée au cours de la mission A-Train, particulièrement concernant les études menées à partir de synergies instrumentales multi-capteurs (PARASOL et MODIS). L'objectif est d'améliorer la compréhension de certaines propriétés des nuages à partir de la combinaison de mesures et/ou de produits géophysiques issus de différents capteurs passifs et actifs qui formeront l'A-Train (PARASOL, MODIS, CALIOP et IIR sur CALIPSO et le radar de Cloudsat), ainsi que les capteurs de Meteosat-8.


Modélisation

Permanents
Nom Prénom Fonction Email Téléphone
Brogniez Gérard Professeur [javascript protected email address] 03 20 43 66 43
Cornet Céline Maître de Conférence [javascript protected email address] 03 20 33 61 91
Dubuisson Philippe Professeur [javascript protected email address] 03 20 43 46 03
Ferlay Nicolas Maître de Conférence [javascript protected email address] 03 20 33 62 30
Labonnote Laurent Maître de Conférence [javascript protected email address] 03 20 33 61 90
Parol Frédéric Professeur [javascript protected email address] 03 20 33 61 85
Penide Guillaume Maître de Conférence [javascript protected email address] 03 20 43 44 71
Pujol Olivier Maître de Conférence [javascript protected email address] 03 20 33 60 05
Riédi Jérôme Professeur [javascript protected email address] 03 20 33 60 43
Vanbauce Claudine Maître de Conférence [javascript protected email address] 03 20 43 41 71
Non Permanents
Nom Prénom Fonction Email Téléphone
Contaut Fabien Ingénieur [javascript protected email address] 03 20 43 42 68
Coopman Quentin Doctorant [javascript protected email address] 03 20 43 46 76
Deguine Alexandre Doctorant [javascript protected email address] 03 20 43 41 72
Hemmer Friederike Doctorant [javascript protected email address] 03 20 43 67 02
Mallet Paul-Étienne Post-doc [javascript protected email address] 03 20 33 71 31
Matar Christian Doctorant [javascript protected email address] 03 20 33 71 31
Merlin Guillaume Doctorant [javascript protected email address] 03 20 43 46 76
Nohra Rita Doctorant [javascript protected email address] 03 20 33 63 60
Patou Maximilien Doctorant [javascript protected email address] 03 20 43 44 15
Yaacoub Rouba Doctorant [javascript protected email address] 03 20 43 41 72
Titre Auteurs Revue Année

Projets

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