Thématique transverse aux deux équipes

Microphysique des aérosols et nuages par la synergie lidar/radar

Participants : Keunok LEE, Guillaume LESAGE, Michael SICARD, Hélène VEREMES
Collaborations : Equipes PCA et CMT, LAERO, LATMOS, LOA

Contexte :
Les interactions aérosol-nuage sont un point important de l’étude de l’impact des aérosols sur le climat, et cela représente un objectif sur le long terme et en ligne de mire de l’équipe Physico-Chimie de l’Atmosphère. Les particules atmosphériques influencent l'évolution, la durée de vie et les propriétés microphysiques des nuages de deux manières.

Elles peuvent servir

1. de noyaux de condensation des nuages (CCN) dans les processus de nucléation de gouttelettes liquides et/ou
2. de particules de nucléation de glace (INP) dans les processus de nucléation de glace, qui incluent la conversion de gouttelettes liquides en cristaux de glace (congélation par immersion).

La microphysique des nuages est aussi au coeur des études poursuivies par l’équipe Cyclones et Météorologie Tropicale pour comprendre le cycle de vie des cyclones tropicaux. Les précipitations convectives et la microphysique des nuages sont deux causes majeures d'erreurs systématiques dans les modèles numériques (Reynolds et al., 2019). La compréhension des mécanismes de formation et de croissance des cristaux de glace est limitée, leur représentation dans les modèles numériques représente un enjeu clef pour améliorer la prévision des cyclones tropicaux. Le rôle des aérosols et des processus microphysiques sur le développement et l’intensité des précipitations des bandes périphériques externes pluvieuses des cyclones tropicaux sont également un sujet d’investigation.

La télédétection active au sol (observations lidar et radar) peut être utilisée pour surveiller en quasi-continu l'évolution des aérosols et nuages dans leur environnement naturel, dans des conditions météorologiques données, avec une résolution verticale et temporelle élevée.

L’OPAR possède des lidars aérosols (élastique, Raman et capacité de dépolarisation) aussi bien sur le site de Saint-Denis (niveau de la mer) qu’au Maïdo (2000 m asl). Le lidar Raman de l’observatoire du Maïdo permet également de mesurer la vapeur d’eau jusque dans la haute troposphère / basse stratosphère. L’OPAR possède aussi un radar nuage mini-BASTA (95 GHz) sur le site de Saint-Denis et un radar BASTA sur le site du Maïdo.

Références :

Delanoë J., Hogan R. J., A variational scheme for retrieving icecloud properties from combined radar, lidar, and infrared radiometer.J. Geophys. Res.113: D07204, DOI:10.1029/2007JD00900, 2008.

Hogan R. J., Mittermaier M. P., Illingworth A. J., 2006, The retrieval of ice water content from radar reflectivity factor and temperature and its use in evaluating a mesoscale model.J. Appl. Meteorol. Clim.45:301 – 317. DOI: 10.1175/JAM2340.1, 2006a.

Hogan, R. J., and E. J. O’Connor, Facilitating cloud radar and lidar algorithms: The Cloudnet instrument synergy/target categorization product, Cloudnet documentation, Univ. of Reading, Reading, UK. (Available at www.cloud-net.org/data/products/categorize.html), 2006b.

Protat A., Delanoë J., 2010, The statistical properties of tropical ice clouds generated by the West African and Australian monsoons, from ground-based radar–lidar observations. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 136(S1):345-363 DOI: 10.1002/qj.490, 2010.

Protat A., Delanoë J., The variability of tropical ice cloud properties as a function of the large-scale context from ground-based radar-lidar observations over Darwin, Australia. Atmospheric Chemistry and Physics. 11(16):8363-8384 DOI: 10.5194/acp-11-8363-2011, 2011.

Reynolds C., et al, WGNE Systematic Error Survey Results Summary. Last access 26 April 2024: www.wcrp-climate.org/JSC40/12.7b.%20WGNE_Systematic_Error_Survey_Results_20190211.pdf, 2019.