Validation des produits d'inversion des observations satellitaires CALIPSO/CloudSat pour la caractérisation des propriétés optiques et microphysiques des nuages de glace et en phase mixte - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Validation of CALIPSO/CloudSat cloud retrieval products for the characterisation of optical and microphysical properties of iced and mixed phase clouds

Validation des produits d'inversion des observations satellitaires CALIPSO/CloudSat pour la caractérisation des propriétés optiques et microphysiques des nuages de glace et en phase mixte

Résumé

This study is part of the validation projects of CALIPSO and CloudSat satellites which are devoted to the observation of clouds in the A-Train constellation, in order to improve clouds parameterisations in climate forecasting models. Our work is based on in situ airborne measurements (PMS, Polar Nephelometer, CPI) of microphysical and optical properties of clouds. Several field campaigns have been made in Arctic region (ASTAR 2007 and POLARCAT), and in mid-latitude cirrus (CIRCLE-2) during which in situ observations have been collocated with satellites observations. CPI data processing has been improved for the determination of microphysical properties and for the calculation of a radar reflectivity factor (Z). Concerning CALIPSO validation, two cirrus situations show a good agreement between in situ and retrieval extinction coefficients (σ), and so validate the hypothesis made in the lidar retrieval method. In another situation, orientation effect of ice crystal with planar shape leads to specular reflexions of the laser beam and consequently to an overestimation of σ retrievals. On the contrary, larger in situ values of σ are observed during a situation where large ice crystals are present. Shattering effects of these crystals could generate small particles inducing an overestimation of in situ σ. Concerning CloudSat validation, the results show a good agreement between ZCloudSat et ZCPI. However, cloud products retrievals are widely overestimate in particular in mixed phase clouds where the retrieval scheme based on temperature seems to give bad values.
Cette thèse s'inscrit dans les projets de validation des satellites CALIPSO et CloudSat de L'A-Train dédiés à l'étude des nuages, afin d'améliorer leur représentation dans les modèles de prévision du climat. La validation a consisté à mesurer les paramètres microphysiques et optiques des nuages au moyen d'instruments in situ aéroportés (PMS, Néphélomètre Polaire,CPI). Plusieurs campagnes ont été réalisées en région Arctique (ASTAR 2007 et POLARCAt) et en cirrus aux latitudes moyennes CIRCLE-2) au cours desquelles les observations in situ ont été colocalisées avec celles des satellites. La méthode de traitement du CPI a été améliorée pour la restitution des paramètres microphysiques et du facteur de réflectivité radar (Z). Concernant la validation de CLIPSO, deux situations en cirrus montrent un bon accord entre les coefficients d'extinction (sigma) in situ et restitués, validant ainsi les hypothèses dans l'inversion du lidar. Pour une autre situation, l'effet d'orientation de cristaux de forme plane et hexagonale conduit à des réflexions spéculaire du faisceau lidar et à une surestimation de sigma restitué. A l'opposé des valeurs in situ de sigma plus élevées que CALIOP sont observées lors d'une situation de cirrus avec des cristaux de grande dimension. Les effets de fragmentation de ces cristaux peuvent se traduire par la génération de petites particules avec pour conséquence une surestimation de sigma mesurée. Quant à la validation de CloudSat les résultats montrent un bon accord entre Z CloudSat at ZCPI. En revanche, les parammètres nuageux restitués sont largement surestimés en particulier dans les nuages mixtes où le schéma d'inversion basé sur la température est mal adapté
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Dates et versions

tel-00719316 , version 1 (19-07-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00719316 , version 1

Citer

Guillaume Mioche. Validation des produits d'inversion des observations satellitaires CALIPSO/CloudSat pour la caractérisation des propriétés optiques et microphysiques des nuages de glace et en phase mixte. Océan, Atmosphère. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2010. Français. ⟨NNT : 2010CLF22026⟩. ⟨tel-00719316⟩
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