Radiative transfer in heterogeneous boundary layer clouds

Transfert radiatif dans les nuages de couche limite hétérogènes

Frédérick Chosson (1)

1 CNRM - Centre national de recherches météorologiques

Heterogeneity in boundary layer clouds is the sum of the 3D variability of cloudy water and the 3D microphysical variability (i.e. local dimensional distributions and concentration of cloud droplets). In this study, the radiative impact of this heterogeneity is explored on both the albedo computation of a mesh within a low resolution model (GCM), and on the cloud parameters retrieval from satellites.
The developed method employs together LES simulations, two extreme entrainment/mixing schemes and a 3D radiative transfer model. The simulated fields are constrained by comparison with in-situ and remote sensing measurements.
It is shown that the microphysical variability is the major source of uncertainty in both albedo computations within GCM and cloud microphysical parameters retrieval. This can lead to a significant overestimation of the first aerosol indirect effect by GCMs and a significant underestimation of its measurement using satellite remote sensing.

L'hétérogénéité des nuages de couche limite est la somme de la variabilité 3D de l'eau nuageuse et de la variabilité microphysique décrivant les distributions dimensionnelles locales des gouttelettes. L'impact radiatif de ces variabilités est étudié d'une part sur le calcul de l'albédo d'une maille de modèle de grande échelle (GCM), et d'autre part sur la restitution des paramètres nuageux par satellite. La méthode employée utilise conjointement des simulations LES, 2 schémas extrêmes d'entraînement/mélange et un modèle de transfert radiatif 3D. Les résultats sont contraints par comparaison à des mesures in-situ et de télédétection. Il est montré que la variabilité microphysique est la source principale d'incertitude tant pour le calcul de l'albédo dans les GCM que pour la restitution des paramètres nuageux microphysiques. Elle peut conduire à une surestimation importante de l'effet indirect des aérosols dans les GCM et une sous-estimation importante de sa mesure par télédétection.

Mots clés: Cloud; radiative transfer; boundary layer; heterogeneity; microphysics; mixing; retrieval scheme; subgrid variability; GCM

Mots clés: Nuage; transfert radiatif; couche limite; hétérogénéité; microphysique; entraînement; mélange; simulation; schéma de restitution; satellite; variabilité sous-maille; modèles de grande échelle

Domaines: Océan, Atmosphère

Frédérick Chosson. Transfert radiatif dans les nuages de couche limite hétérogènes. Océan, Atmosphère. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00179771⟩