Glace injectée dans la tropopause tropicale par convection profonde

par Iris-Amata Dion

Thèse de doctorat en Océan, Atmosphère, Climat

Sous la direction de Philippe Ricaud.

Le jury était composé de Peter Howard Haynes.


  • Résumé

    La tropopause tropicale (TTL), délimitant la troposphère de la stratosphère, contrôle la distribution verticale de la vapeur d'eau et des nuages de glace ayant un effet radiatif important sur le climat. Cependant, la façon dont la vapeur d'eau et la glace sont transportées jusqu'à la TTL est encore mal connue. Parmi les processus majeurs identifiés pour contrôler l'humidité de la TTL, cette thèse se focalise sur les processus de convection profonde dans le but d'estimer les quantités de glace injectées (DELTA IWC) dans la TTL. L'instrument spatial MLS (Microwave Limb Sounder) a mesuré la teneur en eau glacée (IWC) dans la haute tropopshère (146 hPa) et proche du point froid de la TTL (100 hPa), de 2004 à 2017 mais avec une faible résolution temporelle de deux mesures par jour dans les tropiques. Les instruments du satellite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) ont mesurés les précipitations (Prec) et le nombre d'éclair lors d'évènements orageux (Flash) dans les tropiques de 2004 à 2015 avec une résolution temporelle élevée (1 h) permettant d'établir le cycle diurne. Toutes les données utilisées dans nos études ont une résolution moyenne horizontale de 2° × 2° et sont moyennées sur la saison convective australe de décembre, janvier et février (DJF). La thèse propose un modèle reliant Prec et Flash de TRMM, utilisées comme approximation de la convection profonde, et les deux mesures journalières de IWC de MLS pour estimer DELTA IWC dans la TTL. DELTA IWC a été estimée sur plusieurs régions océaniques et continentales des tropiques (Amérique du Sud, Afrique du Sud, Ocean Pacifique, Océan Indien et le Continent Maritime (MariCont)), montrant les plus fortes valeurs de DELTA IWC au-dessus du MariCont. Sur le MariCont, DELTA IWC estimé à partir de Flash et Prec ont été comparés à DELTA IWC estimé à partir des données de IWC fournis par les réanalyses météorologiques de ERA5 moyennées de 2005 à 2016. Quelque soit le jeux de données utilisé, DELTA IWC a été montré supérieure sur terre que sur mer et l'île de Java, composée de hauts reliefs a révèlée les plus importantes valeurs de DELTA IWC. L'impact des oscillations intrasaisonnières à grande échelle (Oscillation Madden Julien (MJO) et La Niña) sur DELTA IWC dans la TTL sur le MariCont a été comparé à DJF, séparant MJO en phases active et inhibée en utilisant la glace fournie par le modèle de méso-échelle méso-NH. Une étude complémentaire a été réalisée, utilisant le modèle proposé dans cette thèse pour évaluer DELTA IWC dans la TTL sur l'Asie durant la mousson asiatique, montrant des valeurs de DELTA IWC du même ordre de grandeur que sur le MariCont.

  • Titre traduit

    Ice injected up to the tropical tropopause layer by deep convection


  • Résumé

    The Tropical Tropopause (TTL), which delimits the troposphere to the stratosphere, controls the vertical distribution of water vapour and ice clouds with a significant radiative effect on climate. However, the way in which water vapour and ice are transported to the TTL is still poorly understood. Among the major processes identified to control the humidity of the TTL, this thesis focuses on deep convective processes to estimate the quantities of ice injected (DELTA IWC) into the TTL. The Microwave Limb Sounder (MLS) spaceborne instrument measured ice water content (IWC) in the high troposphere (146 hPa) and near the cold point of the TTL (100 hPa) from 2004 to 2017 but with a low temporal resolution of two measurements per day in the tropics. The instruments on board of the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) satellite measured precipitation (Prec) and number of flashes during thunderstorm events (Flash) in the tropics from 2004 to 2015 with a high (1 h) temporal resolution to resolve the diurnal cycle. All data used in our studies are averaged within a horizontal resolution of 2° × 2° and for the southern convective season of December, January and February (DJF). The thesis proposes a model relating Prec and Flash of TRMM, used as a proxy of deep convection, and the two daily MLS IWC measurements to estimate DELTA IWC in the TTL. DELTA IWC has been estimated over several oceanic and continental regions of the tropics (South America, South Africa, South Africa, Pacific Ocean, Indian Ocean and Maritime Continent (MariCont)), showing the highest values of DELTA IWC in the TTL over the MariCont. Over the MariCont, DELTA IWC estimated from Flash and Prec were compared to DELTA IWC estimated from IWC provided by ERA5 meteorological reanalyses averaged from 2005 to 2016. All the DELTA IWC datasets have been shown to be greater over land than over sea and the Java Island, composed of high mountains, has revealed the most important values of DELTA IWC. The impact of large-scale intra-seasonal oscillations (Madden Julian Oscillation (MJO) and La Niña) on DELTA IWC in the TTL was studied over the MariCont compared to DJF, separatinf MJO in active and inhibited phases using the ice provided by the Meso-NH mesoscale model. A complementary study was performed, using the model proposed in this thesis to assess DELTA IWC into the TTL over Asia through the Asian Monsoon, showing values of DELTA IWC of the same order of magnitude than over the MariCont.


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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2019 par Université Toulouse 3 à Toulouse

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Informations

  • Sous le titre : Glace injectée dans la tropopause tropicale par convection profonde
  • Détails : 1 vol. (263 p.)
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