Caractérisation des propriétés microphysiques des nuages et de l'interaction aérosol-nuage en Arctique à partir de mesures in-situ au sol pendant la campagne CLIMSLIP-NyA, Svalbard

Characterization of the cloud microphysical and optical properties and aerosol-cloud interaction in Arctic from in situ ground-based measurements during the CLIMSLIP-NyA campaign, Svalbard

• Auteur / Autrice : Gwennolé Guyot
• Direction : Valery Shcherbakov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de l'Atmosphère
• Date : Soutenance le 01/06/2016
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de météorologie physique (Clermont-Ferrand) - (LaMP) Laboratoire de météorologie physique
• Jury : Président / Présidente : Alfons Schwarzenböeck
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valery Shcherbakov, Wolfram Wobrock, Jean-Charles Dupont, Julien Delanoë, Olivier Jourdan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gérard Ancellet, Céline Cornet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aérosols

Climat polaire

Mots clés libres

Arctique

Nuages

Interaction aérosol-nuage

Instrumentation nuage

Arctic

Clouds

Aerosol-cloud interaction

Cloud instrumentation

Résumé

La région arctique est particulièrement sensible au changement climatique. Aux latitudes polaires, les nuages arctiques ont un effet important sur le bilan radiatif à la surface. La première partie de ce travail est constitué de l’intercomparaison instrumentale au sol à la station PUY en Mai 2013. Les mesures ont montré une bonne corrélation entre les diamètres effectifs et les distributions en taille des gouttelettes d’eau obtenus par les instruments, mais avec des biais systématiques sur les concentrations. Ces biais ont été reliés à l’estimation du volume d’échantillonnage et nous avons donc proposé une méthode consistant à normaliser les données par rapport à un instrument qui réalise des mesures intégrées. D’autre part, le FSSP et le FM ont fait l’objet d’expériences visant à évaluer l’influence de l’angle de déviation par rapport au vent extérieur et de la vitesse du vent. La seconde partie de ce travail a pour objet la campagne de mesure qui s’est déroulée à la station du Mont-Zeppelin, Ny-Alesund, Svalbard, de Mars à Mai 2012 dans le cadre du projet CLIMSLIP. Une comparaison a été effectuée entre un cas « pollué », avec des masses d’air provenant d’Asie de l’Est et d’Europe, et un cas « propre », dont les sources d’aérosols sont majoritairement locales et ne dépassent pas l’Europe du Nord. Les résultats ont montré que le cas pollué possède des concentrations en BC, aérosols et gouttes plus élevées, un mode accumulation plus important, un diamètre de gouttes plus faible et une fraction d’activation plus élevée. Enfin, le premier et le second effet indirect des aérosols ont pu être quantifiés.

The arctic region is especially sensitive to climate change. At high latitudes, arctic clouds have an important effect on the surface radiative budget. The first part of this work consists in a ground based cloud instrumentation intercomparison in the PUY station in May 2013. The measurements showed a good correlation between the effective diameters and the droplet size distributions obtained by the instruments, but with a systematical bias on the concentrations. These biases have been relied to the assessment of the sampling volume and we thus proposed a methodology to standardize the data according to an ensemble of particles probe. Moreover, the FSSP and the FM have been the subject of experiments to assess the influence of the deflection angle according to exterior wind and the wind speed. The second part of this work is about the measurement campaign at the Mount-Zeppelin station, Ny-Alesund, Svalbard, from March to May 2012 in the frame of the CLIMSLIP project. A comparison has been performed between a « polluted » case, with air masses coming from East Asia and Europe, and a « clean » case, where the aerosol sources are predominantly local and do not exceed the northern Europe. The results showed that the polluted case possessed higher concentrations in BC, aerosols and drops, an accumulation mode more important, weaker droplet diameters and higher activation fraction. Finally, the first and second aerosol indirect effects have been quantified.