Étude de processus-clés de la couche limite nuageuse en Arctique

Study of key processes in the Arctic boundary layer

• Auteur / Autrice : Lilian Loyer
• Direction : Jean-Christophe Raut, Jacques Pelon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'atmosphère
• Date : Soutenance le 08/04/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Atmosphères, observations spatiales (Guyancourt, Yvelines ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : François Ravetta
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Riedi, Jean-Baptiste Madeleine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Delbarre, Céline Planche

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lidar

Modèles mathématiques

Nuages

Interaction mer-atmosphère

Arctique

Climat

Mots clés libres

Arctique

Couche limite

Nuage

Bilan d’énergie

Bilan radiatif

Lidar

Arctic

Clouds

Energy budget

Résumé

L’étude de l’atmosphère arctique présente un intérêt scientifique grandissant, la température de sa surface augmentant deux à trois plus fois rapidement que dans le reste du monde. Par la modulation qu’ils exercent sur le rayonnement, les nuages apparaissent comme un élément crucial du bilan d’énergie du système océan-glace-atmosphère en Arctique. Pourtant, la formation et la persistance de ces nuages sont toujours mal représentées dans les modèles atmosphériques, de même que la couche limite où ils se forment et résident. Dans le cadre du projet innovant IAOOS, un système d’observation intégré à bord de bouées dérivant dans l’océan arctique a permis de collecter simultanément et en temps réel des informations relatives à l’état des couches supérieures de l’océan, de la basse atmosphère et de la glace de mer arctique. Une partie de ces observations a été effectué lors de la campagne de terrain N-ICE au nord du Svalbard en 2015. Les travaux menés dans le cadre de cette thèse visent à mieux quantifier les différents termes du bilan d’énergie à la surface dans des conditions environnementales et de surface variées et d’améliorer la représentation dans le modèle régional Polar-WRF des nuages dans la couche limite arctique.

The study of the Arctic atmosphere is of growing scientific interest, as its surface temperature increases two to three times faster than in the rest of the world. Clouds are a key element in the energy balance of the ocean-ice atmosphere system in the Arctic because of the modulation they exert on the radiation. However, the formation and persistence of these clouds are still poorly represented in atmospheric models, as well as the boundary layer where they reside. A better understanding of the feedbacks between clouds and ice surfaces is crucial to analyze and predict the evolution of the Arctic climate. As part of the IAOOS project, an integrated observing system aboard buoys drifting in the Arctic Ocean collected simultaneous real-time information on the state of the upper ocean, the lower atmosphere and the Arctic sea ice. Part of these observations coincided with the N-ICE field campaign north of Svalbard in 2015. The work carried out in this thesis aims at better quantifying the different terms of the surface energy balance under various environmental and surface conditions and to improve the representation in the regional model Polar-WRF of clouds in the Arctic boundary layer.