Boundary layer processes impacting the surface energy balance in the Arctic

• Main Author: Maillard, Julia
• Other Authors: Sorbonne université, Ravetta, François, Raut, Jean-Christophe
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: 2022
• Subjects: Arctique; Couche limite; Nuages; Inversions de température; Modélisation; Observations; Arctic; Boundary-layer; Clouds; 551.51; Fairbanks; Arctique*; banquise; Alaska
• Online Access: http://www.theses.fr/2022SORUS515

L'Arctique se réchauffe deux à trois fois plus vite que le reste de la Terre, et c'est donc une zone d'étude cruciale des sciences de l'atmosphère. Cette thèse a pour but d'étudier deux caractéristiques de la couche limite de l'Arctique (les nuages et les inversions de température en surface) et de déterminer leur impact sur le bilan d'énergie de surface en combinant observations et modélisation. Tout d'abord, une nouvelle statistique des caractéristiques nuageuses au-dessus de la banquise a été dérivée d'un ensemble de 1777 profils lidar obtenus au cours de la campagne Ice, Atmosphere, Ocean Observation Systems (IAOOS). Lors de cette campagne, les nuages étaient présents plus de 85% du temps de mai à octobre et l'épaisseur (optique et géométrique) des couches de nuages individuelles était maximale en octobre. Le forçage radiatif total des nuages en été a été était négatif pour les nuages optiquement minces, mais positif pour les nuages optiquement épais. Deuxièmement, l'impact des vitesses de vent sur le développement des inversions de température en surface en Arctique continental a été étudié. L'analyse des mesures de la campagne pré-ALPACA, qui a eu lieu à Fairbanks, Alaska, en hiver 2019, a montré qu'une circulation locale se renforce en conditions anticycloniques. Cet écoulement inhibe le développement de fortes inversions de température en alimentant la turbulence, même lorsque le refroidissement radiatif est très fort. La modélisation des inversions de température en conditions de ciel clair en lien avec la vitesse du vent a ensuite été étudiée, plus particulièrement en zones de couvert forestier. Un modèle analytique à deux couches de la couche de surface végétalisée a été développé. Ce modèle prévoit une diminution plus lente du gradient de température en fonction de la vitesse du vent par rapport à un modèle à une seul couche, et il est cohérent avec les observations menées à un site du réseau Ameriflux près de Fairbanks. En revanche, deux schémas de couche de surface de WRF se sont avérés imposer des ...