Conception et évaluation d'un schéma microphysique chaud et d'un schéma de capture et de lessivage des aérosols

Development and evaluation of microphysical schemes for warm clouds and for aerosol scavenging

• Auteur / Autrice : Dimitri Caro
• Direction : Nadine Chaumerliac, Andrea Flossmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de l'atmosphère
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Temps (météorologie)

Nuages

Pollution atmosphérique

Modèles mathématiques

Aérosols

Changements climatiques

Résumé

Les propriétés microphysiques des aérosols et des hydrométéores ont des conséquences à l'échelle locale (précipitations, pics de pollution), régionale (inondations, pluies acides), et globale (changements climatiques). Une étude multi-échelle s'impose donc pour comprendre et prédire de façon satisfaisante les phénomènes météorologiques concernant les aérosols et les nuages. Les limitations de temps de calcul et de mémoire rendent actuellement impossible une modélisation détaillée des processus microphysiques. Des schémas microphysiques plus simples doivent donc être développés pour déterminer à partir des processus et des caractéristiques de petite échelle, les propriétés grande échelle des aérosols et nuages. Un schéma quasi-spectral de microphysique chaude BUSCAM ("bulk scavenging model") a été développé pour prédire les concentrations et les rapports de mélange des aérosols, des gouttelettes et des gouttes de pluie. Il considère, explicitement et analytiquement, la nucléation des gouttelettes (Abdul-Razzak et al. , 2000), la condensation et l'évaporation (Chaumerliac et al. , 1987), les processus de rupture et de collision-coalescence des gouttes avec les noyaux de collection de Long (1974) et la paramétrisation de l'autoconversion de Berry et Reinhardt (1974), ainsi que le lessivage des aérosols. Le schéma a été testé dans le cadre de la dynamique simple du modèle parcelle d'air, et comparé avec les résultats de detailed scavenging model DESCAM (Flossmann et al. , 1985). Ensuite, il a été utilisé dans le cadre dynamique du modèle cinématique 2D (Szumowski et al. , 1998) dédié au Hawaiin Rainband Project (1990), puis comparé avec les observations et les résultats de DESCAM. Les résultats montrent que le BUSCAM se comporte de façon satisfaisante. De plus, ce modèle permet pour la première fois de traiter simultanément l'évolution des nuages et le lessivage des aérosols. Il améliore donc la représentation des interactions entre les nuages et la pollution atmosphérique