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Rangognio, Jérôme. Impact des aérosols sur le cycle de vie du brouillard : de l'observation à la modélisation

Rangognio, Jérôme (2009) Impact des aérosols sur le cycle de vie du brouillard : de l'observation à la modélisation.

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Résumé en francais

Le rôle des particules atmosphériques dans la formation des gouttelettes nuageuses a fait l'objet de nombreux travaux, du point de vue expérimental comme numérique. Ce travail s'intéresse au brouillard radiatif. La particularité de ce type de nuage est qu'il se forme dans les basses couches de l'atmosphère, directement en contact avec la surface, là où les concentrations en particules d'aérosols sont les plus élevées. Pour comprendre l'impact de ces particules d'aérosols sur le cycle de vie du brouillard, deux campagnes de mesures ParisFOG et ToulouseFOG ont été réalisées. Après un état de l'art général sur les caractéristiques des aérosols atmosphériques, plusieurs cas de brouillards radiatifs sont présentés, en insistant plus particulièrement sur les propriétés des aérosols et des gouttelettes nuageuses mesurées au cours de ces deux campagnes de mesures. Il apparaît en général très difficile de mettre en avant des interprétations physiques basées uniquement sur les observations. Pour répondre à cette problématique, des simulations numériques 1-D ont été réalisées en utilisant le modèle météorologique Méso-NH, incluant le module d'aérosol ORILAM couplé à un schéma microphysique nuageux à deux-moments. Le schéma d'activation des aérosols est basé sur les travaux d'Abdul-Razzak (2004() Ce schéma permet de prendre en compte la nature chimique et la granulométrie des particules d'aérosols observées. Dans cette approche, la nécessité d'une démarche conjointe entre l'observation et la modélisation numérique est clairement apparue. Des études "off-line" de sensibilité de l'activation des CCN (Cloud Condensation Nuclei) à la concentration en nombre, la taille et la composition chimique des aérosols ont été réalisées en utilisant seulement le schéma d'activation d'Abdul-Razzak (2004). Les interactions avec les autres processus physiques n'ont pas été pris en compte pour ces études "off-line". Différents régimes de l'activation des CCN et une valeur critique de la concentration en nombre d'aérosols ont été mis en évidence. Ce nombre critique d'aérosols correspond au maximum de gouttelettes formées pour un taux de refroidissement et une composition chimique de l'aérosol donnés. Des simulations 1-D ont reproduit avec succès l'évolution temporelle de la couche de brouillard observée lors d'une période d'observation intensive de la campagne de mesures ParisFOG. Ces simulations ont confirmé que la concentration en particules d'aérosols est un paramètre clef pour une prévision précise des propriétés microphysiques et du développement vertical du brouillard. Les phases de formation et de développement du brouillard sont déterminées par la concentration en nombre de CCN et par les propriétés chimiques de l'aérosol, ce qui illustre l'importance de l'interaction entre les processus microphysiques et radiatifs.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Bergot, Thierry
Tulet, Pierre
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM-GAME), URA 1357
Mots-clés libres :Aérosols - Simulation - Brouillard radiatif - Noyaux de condensation - Activation - Modélisation - Campagne de mesures - Gouttelettes
Sujets :Sciences de l'environnement
Déposé le :16 Jul 2010 14:35