Objectifs Scientifiques
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Objectifs scientifiques
La complexité, la diversité et les échelles fines des processus en jeu (dynamiques, radiatifs et microphysiques) rendent incertains par les modèles classiques de prévision numérique météorologique, non seulement le diagnostic mais aussi la prévision des épisodes de brouillard. Le travail proposé dans le cadre de cette campagne de mesures vise :
(i) à mettre en place, à coordonner et à valoriser un ensemble d’observations permettant de documenter de manière simultanée l’ensemble des processus intervenant dans le cycle de vie du brouillard. Ceci dans le cadre des campagnes de mesures ParisFog au cours des hivers 2010-2013 sur le site du SIRTA (http://sirta.ipsl.polytechnique.fr/ ) grâce à la mutualisation des moyens d’observations des partenaires du projet (IPSL, CNRM, CEREA) (ii) à améliorer notre compréhension des processus dynamiques, radiatifs, chimiques et microphysiques régissant le cycle de vie des brouillards. Des études fines de seuils et de sensibilités seront menées sur les bases de données issues du SIRTA et une étude climatologique du brouillard en région parisienne sera effectuée (iii) à intercomparer des simulations de cas bien documentés permettant non seulement de mieux comprendre les processus physiques mais également de mettre en évidence les faiblesses des modèles 1D utilisés. Une étude préalable sera conduite pour évaluer et identifier les possibles options d’amélioration.
Ces axes sont fédérateurs autour d’un objectif commun visant à mieux appréhender par l’observation les processus en jeu dans le cycle de vie des brouillards. De plus nous avons un point commun essentiel dans notre approche, qui est l'exploitation de la base de données du SIRTA. Ce sont nos différentes spécialités mises en commun qui vont nous permettre d'avancer sur cette thématique des processus brouillard et brume. Il y a bien un partage des taches mais avec un fort intérêt pour les résultats de chacun.
1. Observation et quantification des processus dynamiques dans l’air clair et l’air nuageux pilotant les phases de formation, persistance et dissipation des brouillards et nuages de couche limite (porteur du projet, Jean-Charles Dupont,
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). L’ensemble de l’instrumentation SIRTA sera mis à contribution pour caractériser l’impact des processus dynamiques au cours des différentes phases du cycle de vie des brouillards et nuages de couches limites. Au cours des années 2010-2012, on sous-échantillonnera l’ensemble de la base de données ParisFogs pour identifier et classer les différentes conditions nuageuses, à savoir (i) brouillard radiatif, (ii) brouillard par affaissement de stratus, (iii) stratus et (iv) cumulus (de convection peu profonde). Une fois cette sélection effectuée, on distinguera : (1) les champs de vent en air clair des champs de vent en air nuageux, (2) les phases « pré et post » nuages et (3) le rôle des processus de sédimentation et précipitation. Des études de cas et des comparaisons statistiques pour chaque période et type de nuages seront analysées et effectuées pour :
2. Observation et quantification de l'impact des aérosols sur la phase de formation des brumes/brouillards et nuages de couche limite (porteur du projet, Neda Boyouk,
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). On se focalisera sur l’étude de la variabilité temporelle des caractéristiques optiques, en masse et en nombre des aérosols avant la formation des brumes et brouillards. On étudiera en particulier la relation entre la visibilité horizontale (critère clé de diagnostique du brouillard) et le nombre de particules. A partir de la base de données plus conséquente, on mettra en œuvre une approche statistique sur la microphysique des aérosols en sous-échantillonnant la base de données : (1) situations brume / brouillard, (2) affaissement de stratus / refroidissement radiatif ou encore (3) avant, pendant et après la période de brume ou brouillard. La colocalisation spatiale et temporelle de mesures in-situ de surface (filtre, néphélomètre, compteur de particules), de mesures de télédétection passive (photomètre solaire) et de télédétection active (lidar 355nm) permettront de documenter finement les couches d’aérosols de la surface jusqu’au sommet de la CLA. Des algorithmes seront développés, d’une part pour tirer profit de l’ensemble de cette instrumentation, et d’autre part pour :
3. Prévision à courte échéance de la visibilité dans le cycle de vie du brouillard, à partir de données d’observation sol et satellite (porteur du projet, Thierry Elias,
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). Le projet PreViBOSS est d’améliorer le diagnostic sur les distributions spatiale et temporelle de la visibilité à la surface, ainsi que la prévision de la variabilité de cette visibilité dans le cycle de vie des brouillards. L’objectif est décliné selon 4 axes:
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