Barneo 2014

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6.2 Propriétés optiques

6.2.1 Aérosols/précipitations glacées/poussières cristallines

6.2.1.2 Barneo 2014

Période 1

L’étude de cette période se concentre sur dix des observations retenues (cf Fi-gure6.4), regroupées sur les deux dernières semaine d’avril 2014.

Quelques profils ont visuellement une zone de signal moléculaire (profil no4 : entre 2900 et 3400m ; profil no6 : entre 2300 et 2600m) mais sa position par rap-port au coefficient de rétrodiffusion moléculaire théorique ne permet pas d’utiliser la constante système déduite de la correction du givre. La nouvelle estimation de la constante système déduite de l’inversion forward ne présente qu’une différence d’environ 28% pour le profil no6, ce qui est dans le domaine d’incertitude prévue.

En revanche pour le profil no4 la différence est supérieure à 100%, ce qui peut s’expliquer par un dépôt beaucoup plus diffusant que celui des profils utilisés pour l’établissement de la correction du givre.

Les profils de coefficient de rétrodiffusion atténué et de coefficient d’extinction particulaire obtenus suite aux inversions sont indiqués sur la figure6.7et les épais-seurs optiques sont répertoriées dans le tableau 6.6.

Profil 1 2 3 4 5

Date 104 106 107 107 109

Zone calcul

AOT (km) 0,2-3 0,2-3 0,2-3 0,2-3 0,2-2,3

AOTbackward - - - -

-AOTf orward,sans mol 0,20±0,21 0,071±0,081 0,075±0,085 - 0,072±0,082

AOTf orward,avec mol - - - 0,04±0,03

-LRa 40 40 40 40 40

K 54,8 60,5 59,8 24,2 (63,1*) 56,9

Profil 6 7 8 9 10

Date 110 112 112 113 113

Zone calcul

AOT (km) 0,2-2,3 0,2-3 0,2-3 0,2-3 0,2-3

AOTbackward - - - -

-AOTf orward,sans mol - 0,042±0,052 0,029±0,039 0,026±0,036 0,035±0,045

AOTf orward,avec mol 0,024±0,022 - - -

-LRa 40 40 40 40 40

K 59,6 (76,6*) 60,6 60,5 60,3 49,5

TABLEAU6.6 – Épaisseurs optiques calculées pour les 11 premiers profils sélection-nées de la première période de Barneo. Pour les observations enbleuil a été possible d’estimer une nouvelle valeur de la constante système et celle-ci est surmontée par une "*".

Figure6.7 – Profils du coefficient de rétrodiffusion atténué (haut) et du coefficient d’extinction des aérosols (bas) obtenu durant les 10 premiers jours de la campagne Barneo. La courbe rouge représente le coefficient de rétrodiffusion moléculaire dont la pente permet de différencier le signal moléculaire de celui lié aux aérosols plus diffusants (et atténuants).

6.2. Propriétés optiques 147

Période 2

Cette période est la première avec une inclinaison très importante ( 70o), et la majorité des profils présente une ambiguïté importante entre du signal moléculaire ou lié aux aérosols. Un seul des profils retenus présente un signal qui se différencie clairement de celui du moléculaire.

Ce profil a été observé le 219ieme jour, et l’inversion forward fournit une atté-nuation élevée (cf Figure6.8). L’épaisseur optique associée de 200 à 4000m est donc également élevée, 0,20±0,21.

Figure6.8 – Gauche : coefficient de rétrodiffusion total atténué obtenu par étalon-nage du signal Pu.z2. Droite : coefficient d’extinction obtenu par inversionforward en supposant un rapport LiDAR de 40.

Période 3

Les profils de coefficient de rétrodiffusion atténué pour 12 des observations retenues sont indiqués sur la figure 6.9. Deux types de profils ressortent de cette sélection : soit ils ont un signal très faible, mais malgré tout discernable lié aux aérosols/poussières cristalline (profils 3, 8 et 10), soit l’ambiguïté est trop importante pour différencier du signal moléculaire de celui lié aux aérosols. Les épaisseurs optiques sont répertoriées dans le tableau6.7.

Le profil no12 a une zone qui peut être considéré comme du signal moléculaire entre 2500 et 3000m et un étalonnage qui peut être correct. L’épaisseur optique qui est déduite conduit à un rapport LiDAR largement en dehors des limites physiquement acceptables. C’est pourquoi l’inversion forward contrainte sur le coefficient de rétrodiffusion moléculaire est également utilisée pour ce profil. La constante système qui en est déduite est très inférieure à celle déduite de la correction du givre. Cette erreur peut être due à la présence sur le hublot d’un dépôt plus absorbant que celui des profils utilisés pour établir la correction.

Profil 3 8 10 11 12

Date 230 238 253 265 269

Zone calcul

AOT (km) 0,2-2,5 0,2-3 0,2-2 0,2-3 0,2-2,5

AOTbackward - - - -

-AOTf orward,sans mol 0,005±0,015 0,007±0,017 0,001±0,011 0,035±0,045

-AOTf orward,avec mol - - - - 0,01±0,015

LRa 40 40 40 40 40

K 60,3 59,6 68 58,4 48,4 (25,1*)

TABLEAU6.7 – Épaisseurs optiques calculées pour les 11 premiers profils sélection-nées de la troisième période de Barneo. Pour les observations enbleuil a été possible d’estimer une nouvelle valeur de la constante système et celle-ci est surmontée par une "*".

Figure 6.9 – Profils de coefficient de rétrodiffusion atténué provenant de la troi-sième période de la campagne Barneo. La courbe rouge représente le coefficient de rétrodiffusion moléculaire dont la pente permet de différencier le signal moléculaire de celui lié aux aérosols plus diffusants (et atténuants).

Les axes ont été spécifiquement adaptés à chaque profil pour mettre en évidence les structures qui ont été détectées.

6.2. Propriétés optiques 149

Période 4

Les profils de coefficient de rétrodiffusion atténué des 8 observations retenues sont indiqués sur la figure6.10. Du signal moléculaire peut être visible sur certains profils, ce qui permettra de contraindre l’inversionforward :

• profil no1 : zone moléculaire entre 4600 et 4900m : étalonnage a priori correct

• profil no2 : zone moléculaire entre 5000 et 5500m : étalonnage a priori correct

• profil no3 : zone moléculaire entre 3000 et 3500m : étalonnage a priori correct

• profil no4 : zone moléculaire entre 3000 et 3500m : étalonnage a priori correct

• profil no7 : zone moléculaire entre 4000 et 5000m : étalonnage a priori correct L’étalonnage peut effectivement être considéré comme correct pour ces profils car les rapports LiDAR déduits de l’inversionbackward sont tous réalistes, compris entre 18,5 et 77,5. Les épaisseurs optiques déduites des différentes inversions sont indiquées dans le tableau 6.8. Pour le cas no8 l’inversion n’a pas été tentée car il n’y a pas de couches d’aérosols clairement visibles.

Figure 6.10 – Profils présentant un signal lié à des aérosols, de la poussière cris-talline ou moléculaire, provenant de la quatrième période de la campagne Barneo.

Pour chaque cas la courbe rouge correspond au signal théorique moléculaire et la courbe bleue au coefficient de rétrodiffusion atténué obtenu en tenant compte de la constante système corrigée du givre.

Profil 1 2 3

Date 296 298 306

Zone calcul AOT (km) 0,2-4,6 0,2-5 0,2-3

AOTbackward 0,048±0,024 0,12±0,046 0,083±0,035

AOTf orward,sans mol - -

-AOTf orward,avec mol - -

-LRa 32,3±9,7 77,5±23,3 70,6±21,2

K 58,6 46,9 59,3

Profil 4 6 7

Date 303 334 334

Zone calcul AOT (km) 0,2-3 0,2-2 0,2-4

AOTbackward 0,092±0,038 - 0,008±0,012

AOTf orward,sans mol - 0,01±0,02

-AOTf orward,avec mol - -

-LRa 26±7,8 40 18,5±5,6

K 32,7 68 68

TABLEAU6.8 – Épaisseurs optiques calculées pour certains profils sélectionnées de la quatrième période de Barneo. Pour les observations en rouge il a été possible d’estimer une valeur du rapport LiDAR.

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