Etude de l'organisation mésoéchelle des systèmes nuageux via la mesure lidar aéroportée dans la cadre de MAESTRO

Study of the mesoscale organisation of cloud systems using airborne lidar measurements in the framework of MAESTRO

• Auteur / Autrice : Hélène Cassan
• Direction : Patrick Chazette
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Inscription en doctorat le 04/11/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de l'environnement d'Île-de-France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement - DRF
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Chimie Atmosphérique Expérimentale (CAE)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines

Mots clés

Mots clés libres

Lidar

Nuages

Aéroporté

Dynamique

Vapeur d'eau

Aérosols

Lidar

Dynamic

Water vapor

Clouds

Airborne

Aerosols

Résumé

L'organisation spatiale des nuages à mésoéchelle, c'est-à-dire la tendance des nuages convectifs à s'agréger et à former des amas plus ou moins étendus horizontalement et verticalement, joue un rôle important dans le climat et en météorologie. En effet, le degré d'agrégation des nuages module le champ d'humidité à grande échelle, le bilan radiatif de la Terre et l'intensité des événements extrêmes de précipitation. Les mécanismes physiques contrôlant l'organisation des nuages ont été étudiés à partir de modèles numériques, mais encore très peu à l'aide d'observations. Pour combler ce manque, plusieurs campagnes d'observation se dérouleront au-dessus de l'océan Atlantique pendant l'été 2024, regroupées sont le nom d'ORCESTRA (Organized Convection Experiments in the Tropical Atlantic). Parmi elles, la campagne aéroportée MAESTRO (Mesoscale organisation of tropical convection, https://maestro.aeris-data.fr) se déroulera au large du Cap Vert en août-septembre 2024. Soutenue par l'European Research Council (ERC), cette campagne aura pour but de collecter les observations qui permettront de tester notre compréhension physique des processus d'organisation des nuages, puis d'évaluer la capacité des modèles de prévision du temps et du climat à représenter ces processus. Pour cela, un avion de recherche français (l'ATR-42 de SAFIRE) sera équipé d'une instrumentation très innovante, incluant plusieurs lidars, radars et sondes de turbulence et de microphysique. Notamment, pour la première fois un lidar Raman sera positionné en tir horizontal pour mesurer la distribution horizontale de la vapeur d'eau, de la température, des nuages et des aérosols. L'analyse et l'interprétation des mesures de ce lidar seront au cœur de la thèse proposée ici.

The spatial organisation of mesoscale clouds, i.e. the tendency of convective clouds to aggregate and form clusters of varying horizontal and vertical extent, plays an important role in climate and meteorology. The degree of cloud aggregation modulates the large-scale humidity field, the Earth's radiation balance and the intensity of extreme precipitation events. The physical mechanisms controlling the organisation of clouds have been studied using numerical models, but very few observations have been made. To fill this gap, several observation campaigns will take place over the Atlantic Ocean during the summer of 2024, grouped together under the name ORCESTRA (Organized Convection Experiments in the Tropical Atlantic). Among them, the MAESTRO (Mesoscale organisation of tropical convection, https://maestro.aeris-data.fr) airborne campaign will take place off Cape Verde in August-September 2024. Supported by the European Research Council (ERC), the aim of this campaign will be to collect observations that will enable us to test our physical understanding of cloud organisation processes, and then to assess the ability of weather and climate forecasting models to represent these processes. To achieve this, a French research aircraft (SAFIRE's ATR-42) will be equipped with highly innovative instrumentation, including several lidars, radars and turbulence and microphysics probes. In particular, for the first time a Raman lidar will be positioned in a horizontal shot to measure the horizontal distribution of water vapour, temperature, clouds and aerosols. The analysis and interpretation of the lidar measurements will be at the heart of the thesis proposed here.