Etude des effets des heterogeneites des nuages sur leurs proprietes radiatives effectives et leurs parametrisations

• Auteur / Autrice : Frédéric Szczap
• Direction : Harumi Isaka
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2

Résumé

Les nuages presentent des fluctuations de leurs proprietes microphysiques a differentes echelles spatiales. Comment les heterogeneites spatiales des proprietes nuageuses affectent le transfert radiatif est un probleme majeur dans l'etude du rayonnement dans l'atmosphere. On propose une methode permettant la prise en compte des effets des heterogeneites horizontales des nuages stratiformes dans le cadre de la theorie du nuage homogene plan-parallele : l'approximation du nuage plan-parallele homogene equivalent (ehca). L'ehca repose sur la definition des parametres radiatifs effectifs d'un nuage heterogene en imposant que les flux radiatifs soient egaux aux flux radiatifs du nuage homogene equivalent. En utilisant des nuages (1d et 2d) generes par le processus a cascade bornee, des nuages decorreles ou generes par analyse morphologique, on montre que les parametres radiatifs effectifs sont fonction des parametres radiatifs moyens du nuage heterogene et d'un parametre d'heterogeneite caracterisant la fluctuation horizontale de l'epaisseur optique. Cette methode permet aussi d'expliquer, en partie, le phenomene de l'absorption anomale. On applique aussi l'ehca au cas de la reflectance bidirectionnelle. On montre que le biais entre la reflectance bidirectionnelle d'un nuage heterogene et celle du nuage homogene equivalent est au moins fonction de l'epaisseur optique, de l'incidence solaire et d'un parametre d'heterogeneite caracterisant le gradient horizontale de l'epaisseur optique. On suspecte que ce biais est independant de l'echelle de moyenne. Les analyses spectrales (fourier) et d'echelles (ondelettes) des flux radiatifs permettent une meilleure comprehension des interactions entre les heterogeneites nuageuses et les processus de transfert radiatif. Ces analyses mettent en evidence que les effets de lissage radiatif et de resonance sont non seulement dus aux processus de diffusion multiple et d'absorption (fonction de l'echelle et de la localisation), mais aussi a un decalage de phase lors d'une incidence solaire oblique.