Interaction between microphysics and dynamics in the West African squall lines.
Interactions entre microphysique et dynamique dans les lignes de grains d'Afrique de l'ouest.
Résumé
The rainfall variability due to squall lines directly affects West African populations. The African Monsoon Multidisciplinary Analyses (AMMA) campaign was designed in order to get a better knowledge of this phenomenon and was therefore based on a large field experiment in 2006. In this context the radar Ronsard was deployed. allowing us to retrieve wind fields and polarimetric classifications. The main interest of this study is to combine the use of observations, polarimetric classification from Ronsard and modeling using a microphysical retrieval model. This model was originally developed for the European fronts, was adapted to tropical conditions, and squall line's intensity. The microphysical model allowed us to perform retrievals that are in agreement with Ronsard observations. For a realistic restitution of convective and stratiform part of a squall line, we showes that at least two species of precipitating ice (graupel and snow) are necessary. We highlighted the competition between water vapor deposition on the precipatating ice and condensation of water vapor into liquid cloud droplets in forming precipitating ice, and the role of these in the formation of rain. The microphysical model has allowed us to identify important processes in the formation of precipitation, especially the condensation of water vapor into liquid cloud, melting, riming and the accretion of liquid cloud by rain. The use of a diagnostic microphysics microphysics and of a radiative transfer model enabled to link the ice content to the brightness temperatures, but also to establish a relationships between microphysical processes, brightness temperatures and integrated water content.
La modulation des précipitations due aux lignes de grains affecte directement les populations d'Afrique de l'Ouest. C'est pour mieux comprendre la relation entre ces sytèmes et la mousson qu'a été mis en place le projet Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine (AMMA) qui s'est accompagné d'une grande campagne de mesure en 2006. C'est dans ce cadre qu'a été déployé le radar RONSARD qui nous a permis d'obtenir des champs de vent d'une part, et des classifications polarimétriques d'autre part. Cette étude tire son intérêt d'une utilisation combinée d'observations, de classifications polarimétriques du RONSARD et de modélisation grâce à une méthode de restitution microphysique, initialement développée pour les fronts européens, et adaptée aux conditions tropicales, et à l'intensité des lignes de grains. Le modèle microphysique a permis d'effectuer des restitutions en accord avec les observations du RONSARD. Pour représenter au mieux la partie convective et stratiforme d'une ligne de grains, on a montré qu'il fallait représenter au moins deux espèces de glace précipitante (graupels et neige). On a mis en évidence la compétition entre le dépôt de vapeur d'eau sur la glace précipitante et la condensation de la vapeur d'eau en gouttelettes de nuage liquide dans la formation des précipitations glacées, et le rôle de celles-ci dans la formation des précipitations liquides. Le modèle microphysique nous a permis de déterminer les processus importants dans la formation des précipitations, à savoir la condensation de la vapeur d'eau en nuage liquide, la fonte, le givrage et l'accrétion du nuage liquide par la pluie. L'utilisation d'un modèle diagnostique microphysique et d'un modèle de transfert radiatif permet de relier le contenu en glace à la température de brillance, mais surtout d'établir des relations entre processus microphysiques, température de brillance et contenus intégrés en eau.
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