, STAGE DE RECHERCHE de MASTER 2èME ANNEE Master « Océan, Atmosphère, Climat, Observations Spatiales » Année Universitaire 2016-2017 LABORATOIRE : LATMOS TITRE DU SUJET DE STAGE : Analyse des facteurs environnementaux associés à la convection tropicale : apport d’une constellation de satellites dédiés au cycle de l’eau. COORDONNEES DU RESPONSABLE : Nom – Prénom : Brogniez Hélène Grade: maître de conférence - HdR Adresse: 11 boulevard d’Alembert 78280 Guyancourt Téléphone : 01 80 28 52 36 E-mail : [email protected] Téléphone du secrétariat : Fax : NATURE DU SUJET : Théorie Modélisation num. Expérimentation Analyse de données Instrumentation Pas du tout Pas du tout Pas du tout Pas du tout Pas du tout Un peu POURSUITE : Ce stage peut-il donner lieu à un sujet de thèse ? Un peu Un peu Un peu Un peu Beaucoup Beaucoup Beaucoup Beaucoup Beaucoup oui Noter que le stage de M2 peut être totalement indépendant du sujet de thèse. SUJET : Le Programme Mondial de Recherche sur le Climat (WCRP) a récemment mis en avant le besoin d’améliorer la compréhension des processus liant les nuages, la circulation de l’eau atmosphérique et le climat : réduire les incertitudes sur ces processus est un enjeu primordial pour pouvoir anticiper les évolutions du climat (Bony et al, 2015). La vapeur d’eau atmosphérique est l’un des paramètres clé de la sensibilité climatique : cette grandeur est d’ailleurs reconnue comme « Variable Climatique Essentielle » par le WCRP. Sa variabilité spatiale et temporelle est cependant affectée par des échanges radiatifs, thermodynamiques (impliquant des changements de phase) et des flux dynamiques. Même si certains principes physiques sous-jacents sont bien compris car expliqués par des théorèmes physiques connus et robustes (comme l’équation de Clausius-Clapeyron), des modélisations détailles et des mesures réalisées depuis les laboratoires jusqu’aux satellites sont indispensables pour préciser le rôle de chacun de ces phénomènes conduisant à l’humidification ou l’assèchement de la troposphère. Généralement, l’analyse de la réponse du climat à des forçages radiatifs, tels les perturbations anthropiques des concentrations en gaz à effet de serre, passe par une utilisation intense de modèles numériques du climat qui, malheureusement, ne convergent pas vers un comportement unique et proposent au contraire une gamme large de projections (GIEC, 2013). Les estimations de sensibilité climatiques et les études de rétroactions sont pour la plupart fondées sur des diagnostiques issus de modèles numériques, et reposent par exemple , sur des dérivées partielles de paramètres qui ne peuvent être rigoureusement traduites dans les observations. De plus, les nombreuses rétroactions sont loin d’être indépendantes les unes des autres et leurs intensités sont entremêlées (Stephens, 2005 ; Klein & Hall, 2015). L’une des façons de tester la robustesse des simulations numériques est d’utiliser les observations afin de mieux contraindre les caractéristiques des processus sous-mailles observés dans la nature. Certaines des questions soulevées par le WCRP et qui traitent des relations circulation/nuages/climat nécessitent d’exploiter les observations satellites et de tirer parti de la synergie des instruments actuellement disponibles et de leurs longues séries d’observations. Il s’agira ici d’exploiter les observations de l’humidité atmosphérique fournies par le satellite Megha-Tropiques (en opérations depuis 2011) conjointement aux observations des nuages fournies par les satellites CloudSat et Calipso (au sein de l’A-Train, en opérations depuis 2006). Ce travail se situe dans le cadre de l’exploitation d’une base compilant, de manière exhaustive et fine, les observations de ces satellites et qui va être développée grâce à un projet dit de « Recherche Stratégique » soutenu par l’Université Paris-Saclay. Ce projet de grande envergure combinant des équipes du LATMOS, du LMD, du LSCE et de l’IPSL vient démontrer l’intérêt de la synergie d’instruments satellites : le travail se fera au sein des groupes scientifiques de Megha-Tropiques et de l’A-Train, ce qui facilitera les analyses scientifiques. Le travail proposé pour ce stage concerne les nuages tropicaux et le rôle des zones de ciel clair, et d’évaluer les hypothèses suivantes : - le rôle de la convection profonde : les nuages de convection profonde sont souvent associés à des enclumes épaisses optiquement avec un albédo élevé qui viendraient modérer un réchauffement de la surface, ainsi qu’à des cirrus fins de haute altitude (pas forcément reliés à la convection) qui moduleraient le rayonnement ondes-longues émis vers l’espace et ainsi renforçant le réchauffement initial (Sherwood & Whrlich, 1999 ; Stephens, 2005) - la relation nébulosité élevée/rétroaction de la vapeur d’eau : cette relation est issue d’analyses de la haute troposphère tropicale et de l’évolution des systèmes convectifs profonds. Le développement de cristaux de glace au sommet de ces nuages apparaît renforcé dans les zones où la température de surface de la mer est élevée (> 300K) et cette rétroaction semblerait être plus intense que la rétroaction de Clausius-Clapeyron seule. 1. Intérêt scientifique : Le stage permettra de fournir des premiers diagnostiques exploitant la synergie A-Train/Megha-Tropiques pour mieux tester la sensibilité climatique et les rétroactions. 2. Plan de travail • Prise en main des jeux de données, et définition des zones clés à partir de critères issus de la communauté scientifique (bibliographie). • Définition de nouvelles métriques. • Analyse des relations environnement / type nuageux. • Etude statistique. 3. Lieu du stage : Ce stage sera réalisé à Guyancourt, dans l’équipe SPACE (Statistiques Processus Atmosphère Cycle de l’Eau). ,