Effets de l’hétérogénéité des cirrus sur les températures de brillance et sur les propriétés optiques restituées par radiomètrie infrarouge depuis l’espace

par Thomas Fauchez

Thèse de doctorat en Optique et lasers, Physico-chimie, Atmosphère


  • Résumé

    Dans un contexte de changement climatique, les nuages sont l’un des principaux facteurs d’incertitudes, en particulier, les nuages de glaces (cirrus) qui ont un impact important sur l’effet de serre. Afin d’estimer les propriétés optiques des nuages à partir de mesures satellitaires, les algorithmes d’inversion supposent que le pixel d’observation est homogène et indépendant des autres. Ces approximations peuvent alors entraîner des erreurs sur la restitution des paramètres nuageux.Durant cette thèse, nous avons étudié l’impact des hétérogénéités des cirrus sur les températures de brillances simulées au sommet de l’atmosphère et sur les paramètres nuageux restitués dans l’infrarouge thermique. Pour cela, nous avons adapté le générateur de nuages tridimensionnels 3DCloud aux cirrus. Ce générateur de nuage a ensuite été couplé au code 3DMCPOL, étendu à l’infrarouge thermique et qui permet de simuler le transfert radiatif dans une atmosphère tridimensionnelle. Nous avons montré que l’effet des hétérogénéités est au premier ordre fonction de l’écart type de l’épaisseur optique dans le pixel d’observation et de l’altitude du cirrus. Cet effet devient supérieur à 1 K à partir d’une épaisseur optique visible de 0.3. L’effet des hétérogénéités sur la restitution des propriétés optiques peut atteindre plus de 50% sur le diamètre effectif des cristaux et plus de 20% sur l’épaisseur optique. Cet effet est largement supérieur aux autres erreurs possibles lors de l’inversion et serait à considérer afin d’améliorer la restitution des paramètres nuageux.

  • Titre traduit

    Effects of cirrus heterogeneities on brightness temperatures and on optical properties retrieved from thermal infrared radiometry from space


  • Résumé

    In a global climate change context, clouds are one of the major uncertainties. In particular, ice clouds (cirrus) have an important impact on the greenhouse effect. In order to estimate clouds properties from spatial radiometric measurements, operational algorithms assume that the observation pixel is homogeneous and independent. These approximations may lead to errors on the retrieved cloud properties. In this thesis, we studied the impact of cirrus cloud heterogeneities on brightness temperatures simulated at the top of atmosphere and on the retrieved parameters from spatial infrared radiometry. We extended the cloud generator 3DCloud in order to generate cirrus and we coupled it with the radiative transfer code 3DMCPOL extended to the thermal infrared in order to simulate top of atmosphere brightness temperatures. We showed that the heterogeneities effect is mainly function of the optical thickness standard deviation inside the observation pixel and of the cirrus altitude. This effect becomes upper than 1 K from a visible optical thickness of 0.3. Heterogeneities effect on the retrieved optical properties can reach more than 50% on the ice crystal effective diameter and more than 20% on the optical thickness. This effect is much more important that to the others possible errors and it would have to be considered in order to improve the cloud properties retrieval.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille. Service commun de la documentation. Bibliothèque virtuelle.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.