Analyse multirésolution du transfert radiatif en milieu hétérogène : application de la méthode de Galerkin-Ondelette à l'équation du transfert radiatif

par Nicolas Ferlay

Thèse de doctorat en Physique de l'atmosphère

Sous la direction de Harumi Isaka.

Soutenue en 2003

à Clermont-Ferrand 2 .

mots clés

• Monte-Carlo, Méthode de
• Nuages -- Physique
• Climat
• Transfert radiatif
• Galerkine, Méthodes de
• Ondelettes

Résumé

Le transfert radiatif en atmosphère nuageuse est une donnée essentielle dans l'étude du climat. A cause de ses aspects non-linéaires et multiéchelle, une des difficultés du transfert radiatif tient à la prise en compte des hétérogénéités spatiales des propriétés microphysiques (variabilité horizontale, hétérogénéité géométrique,. . . ) tant d'un point de vue théorique que numérique. Afin de répondre à cette problématique, nous utilisons ici l'analyse multirésolution de type ondelette dans une méthode de Galerkin appliquée à l'équation du transfert radiatif. Cette méthode permet de formaliser le problème du transfert radiatif en milieu hétérogène en distinguant les processus élémentaires d'interaction entre le champ de rayonnement et le milieu, décrits par les coefficients de connexion. Cette réécriture a conduit à la mise au point d'un code de calcul, conçu comme un "modèle instrument", un outil d'analyse des problèmes d'échelle en transfert radiatif. Les résultats ont été validés par rapport aux codes Monte-Carlo et Shdom. Des premières simulations ont montré l'intérêt de cette approche pour quantifier les sources radiatives additionnelles à l'échelle de pixels dits d'approximation dues aux interactions sous-pixel, et pour l'étude originale des effets "3 D". Cette nouvelle approche ouvre des possibilités d'application aux études en cours sur les limitations des codes de calcul existants et des techniques d'inversion (dimension des pixels, hypothèses d'hétérogénéité verticale,. . . ), et peut amener à la construction de paramétrisation des hétérogénéités nuageuses

Titre traduit

Multiresolution analysis of radiative transfer in heterogeneous medium : wavelet-Galerkin method applied to the radiative transfer equation

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