Les effets directs et semi-directs des aérosols sur le climat régional du sud de l'Afrique pendant la saison d'hiver austral

par Fiona Tummon

Thèse de doctorat en Physique et chimie de l'atmosphère

Sous la direction de Fabien Solmon, Mark Tadross et de Bruce C Hewitson.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Le modèle climatique régional RegCM3 est utilisépour examiner les effets direct et semi-direct des aérosols sur le climat du sud de l'Afrique pendant l'hiver austral (juin-septembre). La sensibilité des effets simulés aux différents inventaires d'émissions de combustion de biomasse et aux différentes conditions aux limites est evaluer, afin d'estimer l'incertitude associée à ces paramètres. La sensibilité aux conditions aux limites derivées de réanalyses est modeste, mais le forçage radiatif des aérosols varie linéairement en réponse au différents inventaires testées jusqu'à un facteur deux. Le forçage radiatif est toujours négatif, alors que le forçage radiatif au sommet de l'atmosphère est negatif sur la plupart du domaine sauf au-dessus les régions de savane ou le contenu atmosphérique d'aérosols est élevée. Même si la magnitude du forçage radiatif varie, les simulations pour la période présente montrent des impacts climatiques comparables. La température de surface diminue sur la plupart de la région, ce signale qui réduit le biais du modèle sur l'ouest du sous-continent. L'échauffement en altitude est lié à la charge d'aérosols absorbants et cela, en combinaison avec la réduction de température en surface, mène à la stabilisation de la basse atmosphère. Toutefois, dans la moyenne troposphère de la zone équatoriale (entre 8°N et 5°S) cet échauffement à pour résultat un effet de 'pompe à chaleur en altitude'. Cet effet augmente la convection, les précipitations et l'humidité du sol, en accélérant le cycle hydrologique dans cette région. Une étude de la variabilité interannuelle des effets climatiques des aérosols montre que les changements des précipitations en moyenne saisonnière sont plus variables d'un an à l'autre que les changements de température de surface. Par contre, malgré des différences significatives entre les conditions synoptiques, la variabilité synoptique des impacts climatiques des aérosols est faible.

  • Titre traduit

    Direct and semi-direct aerosol effects on the southern African regional climate during the austral winter season


  • Résumé

    The regional climate model RegCM3 is used to investigate the direct and semi-direct aerosol effects on the southern African climate during the austral winter season (June-September). The sensitivity of simulated aerosol-climate effects to different biomass burning inventories, boundary conditions and sea surface temperature (SST) feedbacks is tested to assess the range of uncertainty associated with these parameters. Little sensitivity to boundary forcing is found, while the aerosol radiative forcing (RF) varies approximately linearly by up to a factor of two, in response to the factor of two difference between emissions inventories. In all cases the surface RF is negative, while the top-to-atmosphere RF is negative over most of the domain but positive over high-albedo savannah regions where aerosol loading is high. Sensitivity to SST feedbacks is negligible in RegCM3. Although the magnitude of simulated RF varies, all simulations show similar aerosol-climate impacts. Surface temperature decreases over most of the subcontinent, a signal which acts to reduce model bias over the western half of the region. The absorbing nature of the simulated aerosol burden results in heating at altitude, which, in combination with the surface cooling, serves to increase stability in the lower atmosphere over most of the subcontinent. In the middle troposphere, however, this warming induces an elevated heat-pump effect in the equatorial regions between approximately 8°N and 5°S. This enhances convection, precipitation as well as soil moisture, effectively spinning-up the hydrological cycle in the tropics. An investigation of the interannual variability of the simulated aerosol radiative impacts showed that seasonal average precipitation changes varied more from year to year than aerosol-induced surface temperature changes. In contrast, despite significant differences between synoptic conditions, there is little synoptic-scale variability of aerosol-climate impacts.

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  • Détails : 1 vol. (219 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 195-219

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011 TOU3 0021
  • Bibliothèque : Observatoire Midi-Pyrénées. Centre de documentation Sciences de l'univers, de la planète et de l'environnement.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2011/OMP/11144
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