Apport des mesures multiangulaires de POLDER/PARASOL dans la bande A de l’oxygène pour la caractérisation verticale des structures nuageuses

par Marine Desmons

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

Sous la direction de Frédéric Parol et de Nicolas Ferlay.


  • Résumé

    Les nuages sont les principaux modulateurs du bilan radiatif terrestre et ils jouent un rôle prépondérant sur le climat de la Terre. Depuis plusieurs années, il est admis que la représentation des propriétés nuageuses est l'une des principales sources d’incertitude dans les modèles de prévision du climat et du temps météorologique. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes concentrés sur les propriétés macrophysiques des atmosphères nuageuses et plus particulièrement sur leur structure verticale (caractère monocouche/multicouche, altitude et extension verticale des couches nuageuses). Pour cela, nous nous sommes basés sur les mesures multiangulaires effectuées dans la bande A de l’oxygène par le radiomètre POLDER embarqué sur la plateforme satellitaire PARASOL. Dans un premier temps, nous avons cherché à caractériser puis à distinguer de manière statistique les situations nuageuses monocouches et multicouches en construisant un arbre de décision. Ensuite, nous avons construit des paramétrisations permettant d'estimer les pressions de sommet et de milieu des nuages monocouches, ainsi que leur extension verticale. Enfin, des analyses statistiques réalisées sur cinq ans de données, complétées par des cas d'étude variés, ont permis de vérifier la validité de ces nouveaux produits géophysiques et d'en déterminer leurs limites. Cette étude a été rendue possible par la richesse des informations colocalisées de POLDER avec celles de deux instruments de télédétection active de la constellation de satellites A-Train, qui fournissent des informations précises, mais avec une faible couverture spatiale, sur le profil vertical de l'atmosphère.

  • Titre traduit

    Contribution of the multiangular measurements of POLDER/PARASOL in the oxygen A band for the vertical characterisation of cloudy structures


  • Résumé

    Clouds are key modulators of the Earth's radiative balance and they play a major role in the climate of Earth. It has been recognized for several years that the representation of cloud properties is one of the main sources of uncertainty in climate and meteorological prediction models. In this thesis, we focused on the macrophysical properties of cloudy atmospheres and particularly on their vertical structure (single /multi-layered character, altitude and vertical extension of cloud layers). For this purpose, we relied on the multiangular measurements in the oxygen A band made by the radiometer POLDER on board PARASOL satellite platform. As a first step, we intended to characterize and to statistically distinguish monolayer and multilayer cloudy situations by designing a decision tree. Then, we built parameterizations in order to estimate top and middle pressures of monolayers clouds as well as their vertical extension. Finally, statistical analyses performed on five years of data, completed by various case studies, allowed us to check the validity of these new geophysical products and to determine their limits. This study was made possible by the richness of POLDER information collocated with two active sensors of the satellite constellation A- Train, which provide accurate information on the vertical profile of the atmosphere, but with a low spatial coverage.


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