Importance des propriétés physico-chimiques des aérosols pour la formation des nuages glacés en Arctique

Keita, Setigui Aboubacar (2015). « Importance des propriétés physico-chimiques des aérosols pour la formation des nuages glacés en Arctique » Mémoire. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en sciences de l'atmosphère.

Fichier(s) associé(s) à ce document :

Prévisualisation	PDF Télécharger (32MB)

Résumé

Les nuages glacés jouent un rôle important sur le climat arctique. Les interactions entre les aérosols, les nuages et le rayonnement sont mal comprises. Par conséquent, il est essentiel de bien caractériser les propriétés des nuages et en particulier leur processus de formation. De nombreuses observations in situ et satellitaires révèlent l'existence de deux types de nuages de glace (TIC) dans l'Arctique au cours de la nuit polaire et au début du printemps. Les TIC-1 sont constitués de petits cristaux de glace de moins de 30 μm de diamètre en suspension dans l'air et invisible au radar. Le deuxième type, les TIC-2, sont détectés par le radar et se caractérisent par une faible concentration de gros cristaux de glace (> 30 μm) de taille suffisante pour précipiter. Afin d'expliquer ces différences de microstructure, nous faisons l'hypothèse suivante : la formation du TIC-2 est liée à l'acidification des aérosols, qui inhibe et affecte les propriétés de nucléation de la glace de ces noyaux glacogènes (IN). En conséquence, la concentration de IN est réduite dans ces zones, ce qui entraîne une plus faible concentration de cristaux de glace. La vapeur d'eau disponible pour déposition étant la même, ces cristaux atteignent une taille plus importante. Les modèles n'arrivent pas actuellement à dissocier ces différents types de nuages. Ce problème est dû aux paramétrages implémentés pour la nucléation des cristaux. Au cours des 10 dernières années, plusieurs paramétrages de nucléation homogène et hétérogène de la glace ont été élaborés pour refléter les différentes propriétés physico-chimiques des aérosols. Les paramétrages sont développés selon deux approches principales : stochastiques (selon laquelle la nucléation est un processus probabiliste, qui dépend du temps) et singulière (selon laquelle la nucléation se produit dans des conditions fixes de température et d'humidité et est indépendante du temps). Il y a présentement un débat dans la communauté scientifique pour déterminer l'approche la plus réaliste. Cette recherche vise à mieux comprendre le processus de formation des TIC en utilisant les nouveaux paramétrages de nucléation des cristaux. Pour ce faire, nous avons implémenté certains de ces paramétrages (des 2 approches) dans la version à aire limitée du Modèle Global Environnemental Multiéchelle (GEM-LAM) pour simuler par la suite les nuages glacés observés au cours de la campagne de mesure (ISDAC) en Alaska. Nous avons utilisé les deux approches mais une attention particulière est portée sur les nouveaux paramétrages de l'approche singulière. Les résultats de simulation des TIC-2 observées le 15 Avril et le 25 (cas polluées ou acides) et TIC-1 observés le 5 Avril (cas non polluées) seront présentés. Durant notre recherche nous avons remarqué que l'approche stochastique avec le changement d'angle de contact arrivait à bien simuler les deux différents types de nuage. L'approche singulière par contre arrive à simuler que de façon partielle les TIC-1 en sous estiment le bas des nuages. Elle surestime systématiquement les concentrations de cristaux dans les TIC-2. Elle fait une sous-estimation de la concentration en cristaux de glace à différents intervalles de la température (TT) en particulier à des valeurs > -25 °C. Cependant, une erreur systématique obtenue dans cette étude par tous les schémas est la sous-estimation de la saturation par rapport à la glace (Si) près du sommet des nuages étudiés. La limitation du paramétrage original lui permet de bien simuler la faible concentration de gros cristaux des cas acide. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : microphysique des nuages, modélisation numérique, climat arctique, GEM-LAM

Type:	Mémoire accepté
Informations complémentaires:	Le mémoire a été numérisé tel que transmis par l'auteur.
Directeur de thèse:	Girard, Éric
Mots-clés ou Sujets:	Nuages glacés -- Arctique -- Modèles mathématiques / Nucléation (Météorologie) / Noyaux glaçogènes / Aérosols atmosphériques -- Propriétés / Microphysique / Arctique -- Climat / Modèle Global Environmental Multiéchelle (GEM-LAM)
Unité d'appartenance:	Faculté des sciences > Département des sciences de la Terre et de l'atmosphère
Déposé par:	Service des bibliothèques
Date de dépôt:	21 mars 2016 15:00
Dernière modification:	21 mars 2016 15:00
Adresse URL :	http://archipel.uqam.ca/id/eprint/7923

Modifier les métadonnées (propriétaire du document)

Statistiques