La couche limite des régimes d'alizés et la sensibilité climatique

The trade-wind boundary layer and climate sensitivity

• Auteur / Autrice : Anna Lea Albright
• Direction : Sandrine Bony, Bjorn Stevens
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique du climat
• Date : Soutenance le 18/03/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de météorologie dynamique (Palaiseau, Essonne ; 1968-....)
• Jury : Président / Présidente : Francis Codron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florent Brient, Marie Lothon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cathy Hohenegger, Kerry A Emanuel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Statistique bayésienne

Réchauffement de la Terre

Atmosphère

Cumulus

Vents

Nuages -- Physique

Mots clés libres

Nuages

Atmosphère

Feedbacks radioactifs

Structure verticale

Sensibilité climatique

Méthodes bayésiennes

Clouds

Atmosphere

Radioactive feegbacks

Verticale structure

Climate sensitivity

Bayesian methods

Résumé

La réponse des nuages des régimes d'alizés au réchauffement climatique reste incertaine. Elle soulève notamment la possibilité d'une sensibilité climatique élevée due à une diminution de la fraction nuageuse sous l'effet de l'interaction entre le mélange convectif, la turbulence, le rayonnement et l'environnement à grande échelle. La campagne EUREC4A (Elucidation du rôle du couplage nuage-circulation dans le climat) a apporté de nouvelles observations qui permettent de mieux comprendre la physique des régimes d'alizés, et d'apporter pour la première fois une contrainte sur la rétroaction des cumulus d'alizés basée sur les processus. Je montre d'abord comment les observations EUREC4A permettent d'approfondir la compréhension de la structure verticale caractéristique de la couche limite des alizés et des processus qui produisent cette structure. Elles amènent à revisiter certains aspects des modèles conceptuels et suggèrent un rôle plus actif des nuages dans le maintien de cette structure. Cette compréhension physique est ensuite appliquée à l'évaluation des rétroactions des cumulus d'alizés, montrant que les observations rendent peu plausibles les fortes rétroactions des cumulus d'alizés dans le réchauffement climatique.

The response of trade-wind clouds to warming remains uncertain, raising the specter of a large climate sensitivity. Decreases in cloud fraction are thought to relate to interplay among convective mixing, turbulence, radiation, and the large-scale environment. The EUREC4A (Elucidating the role of cloud-circulation coupling in climate) field campaign made extensive measurements that allow for deeper physical understanding and the first process-based constraint on the trade cumulus feedback.I first use EUREC4A observations to improve understanding of the characteristic vertical structure of the trade-wind boundary layer and the processes that produce this structure. This improved physical understanding is then applied to the evaluation of trade cumulus feedbacks. Ideas developed support new conceptual models of the structure of the trade-wind boundary layer and a more active role of clouds in maintaining this structure, and show little evidence for a strong trade cumulus feedback to warming.