Radiative transfer code : applications to the estimation of the radiative impact of aerosols

• Auteur / Autrice : Lionel Doppler
• Direction : François Ravetta, Jürgen Fischer, Jacques Pelon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science de l'environnement. Physique de l'atmosphère
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6 en cotutelle avec Freie Universität (Berlin)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert radiatif

Aérosols

Résumé

Le code de transfert radiatif MOMO (Matrix-Operator Model) a été étendu de la bande spectrale des courte ondes ([200 – 4000 nm]) au spectre complet des radiations solaires, terrestres et atmosphériques ([0. 2 - 100 μm]). Le but de cette extension est de disposer d’un outil de transfert radiatif versatile utilisable pour tous types d’études radiatives (inversion de mesures, programmation et calibration de méthodes instrumentales, estimations de flux radiatifs) et sans limitation spectrale. L’extension de MOMO a conduit au développement d’autres outils numériques de transfert radiatif, dans le domaine de la spectroscopie et de la transmission des gaz pour les larges bandes spectrales (algorithme de k-distribution). Le code MOMO a été utilisé pour des applications à l’étude du forçage radiatif des aérosols, mêlant simulations numériques et observations à l’échelle régionale (campagne de mesures et observations spatiales). Ces études mettent en avant l’importance de la synergie entre mesures in-situ et lidar pour la caractérisation des aérosols, et l’influence du type d’aérosols et de la structure verticale aérosols/nuages sur les forçages radiatifs des aérosols. L’utilisation de mesures par télédétection spatiale (en particulier du lidar du satellite CALIPSO et de la constellation A-Train) a permis d’étendre spatialement l’étude radiative des aérosols et permettra à terme d’évaluer l’impact radiatif des aérosols sur les climats régionaux.

The radiative transfer code MOMO (Matrix Operator Model) has been extended from shortwave [200 – 4000 nm] to the full spectral range [0. 2 – 100 μm] in order to obtain a versatile radiative transfer code that can be used for different radiative transfer studies (e. G. Inversion of remote sensing measurements, optimization and calibration of measurement instruments and methods, estimation of radiative transfer fluxes, estimation of radiative forcings and heating rates), with different exigencies of precision and rapidity and over the full spectral range. The extension of MOMO required the development of additional numerical radiative transfer tools in spectroscopy and for large spectral band gas transmission (k-distribution). MOMO has been used for studies on aerosol radiative forcing by running radiative simulations by means of observations on a regional scale (measurement campaign and satellite observations). These studies demonstrate the importance of the synergy of in-situ measurements and lidar remote sensing for the characterization of aerosols. The results demonstrate the influence of aerosol type and aerosol and cloud vertical structure on aerosol radiative forcing. The measurements of satellite remote sensing (especially the lidar on board of the satellite CALIPSO and the A-Train constellation) have allowed a spatial extension of the radiative study and will allow the evaluation of the radiative impact of the aerosols on the regional climate.