On a report´e les r´esultats pr´ec´edents dans la table V.11. Il faut remarquer qu’il y a un ordre de grandeur de diff´erence entre les for¸cages radiatifs au-dessus des nuages et au-dessus de l’oc´ean, et CC.FC est donc n´egligeable devant CN.FN quelle que soit la fa¸con de les calculer. Cette remarque reste valable si on la divise par 3 pour un albedo de diffusion simple de l’ordre de 0,9. Bien que l’incertitude relative sur CC.FCet sur CN.FNsoit du mˆeme ordre (voir analyse `a partir des valeurs moyennes), car on passe du simple au double en faisant varier la charge en a´erosols, la valeur absolue de l’incertitude sur CN.FNest bien sup´erieure. De plus, la valeur que nous donnons ici, qui peut ˆetre encore affin´ee en modifiant le mod`ele d’a´erosols utilis´e, est une estimation basse (`a valeur d’albedo de simple diffusion fix´e), car MODIS sous-estime l’´epaisseur optique nuageuse en pr´esence d’a´erosols, ce qui est le cas la plupart du temps (voir forme de la distribution WCM, non nulle). Si on consid`ere les variations de toute la fauch´ee plutˆot que celles sur la trace, la distribution change un peu de forme, son ´ecart-type augmente (0,35 pour toute la fauch´ee contre 0,25 sur la trace) et sa moyenne change peu (0,22 contre 0,25 ), ce qui induit peu de modifications (figure V.18).
0 0.5 1 1.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 x 10 4 Occurrences τAaerL MODIS (550 nm) 0 0.5 1 1.5 0 2 4 6 8 10 x 10 4 τAaerL MODIS Occurrences
Fig. V.18 :Distribution des ´epaisseurs optiques des a´erosols mesur´es par MODIS le long de la trace de CALIPSO et sur toute la fauch´ee du radiom`etre.
On trouve donc des valeurs correspondant `a un for¸cage r´egional positif contrairement `a ce qui est suppos´e en moyenne pour le premier effet direct des a´erosols et on a report´e ces valeurs dans les tables V.11. Pour information, nous avons report´e l’´ecart-type provenant des mesures tir `a tir et de la statistique de chaques traces. La valeur importante provient de l’importante variabilit´e journali`ere des observations et n’est pas repr´esentative de l’erreur totale de notre calcul (figure V.19). Il est plus significatif de regarder les ordres de variations des diff´erentes m´ethodes de calcul et deux types d’a´erosols pour en avoir une meilleure id´ee. Vu que l’erreur induite n’est que de 10% on s’attend `a une erreur au plus de cet ordre de grandeur. Les diff´erences entre les m´ethodes proviennent de deux sources principales : l’impact non-lin´eaire des variations des distributions d’´epaisseurs optiques et les for¸cages associ´es, autrement dit, le for¸cage du aux moyennes des ´epaisseurs optiques est diff´erent de la moyenne des for¸cages associ´es `a chaque ´epaisseur optique mais ´egalement des variations du coefficient de fraction nuageuse (pour une variation d’environ 15%).
Comme on peut le voir sur la figure V.20, la fraction nuageuse varie au cours de la journ´ee. Nous pouvons estimer la fraction nuageuse au moment de nos mesures, mais pas sur toute la journ´ee. D’autre part, les produits MODIS que nous avons utilis´es contiennent une incertitude de 17%. Si une fraction de cette incertitude se reporte dans la fraction nuageuse, le for¸cage final sera affect´e de mani`ere non n´egligeable. La table V.12 r´ecapitule les erreurs introduites par la fraction nuageuse. A noter que comme les valeurs de ces param`etres sont inf´erieures `a 1, il en est de mˆeme pour l’erreur associ´ee. Ceci signifie que pour des variations de ces param`etres de 0, 1 la variation de for¸cage associ´ee serait de l’ordre de 5 W.m−2.
V.B. FORC¸ AGE RADIATIF DES A ´EROSOLSCHAPITRE V. ANALYSES R ´EGIONALES
M´ethode Moyenne Distribution Distribution traces
moyenne CN.FN (Urb) 37,2 34,3 31,2 CN.FN (Back) 33,3 31,5 28,0 CC.FC (Urb) -1,59 -1,46 -1,03 CC.FC (Back) -1,29 -1,22 -0,85 Total (Urb) 35,6 32,9 30,2 Ecart-type (Urb) − - 24, 3 Total (Back) 32,0 30,3 28,0 Ecart-type (Back) − - 22, 9
Tab. V.11 :Statistique des mesures d’´epaisseurs optiques d’a´erosols sur le Golfe de Guin´ee en Aoˆut 2006 par les m´ethodes CCSRM, WCM, et les produits MODIS effectu´ee de trois mani`ere diff´erentes. Les mesures sont pris sur les traces de l’A-Train coincident avec les tirs de CALIOP. 0 20 40 60 80 0 2 4 6 8 10 12
Forçage radiatif (traces)
Nombre d’occurences
Fig. V.19 :Histogramme du for¸cage radiatif de chaque trace. On peut voir la grande variabilit´e existant entre chacune d’elles.
M´ethode Moyenne Distribution Distribution traces
moyenne
∂F/∂CN Urb 53,5 49,3 40,8
∂F/∂CNBack 48,5 45,9 38,1
Tab. V.12 :Statistique des variations du for¸cage radiatif (W.m−2) en fonction de CN.
L’´etude de [Keil and Haywood, 2003] trouvait des for¸cages de l’ordre de +45W/m2 pour le mˆeme albedo de diffusion simple (0,7), une couverture nuageuse totale et une ´epaisseur optique des nuages sup´erieures. L’´epaisseur optique des a´erosols ´etait de 0,25, ceci qui est proche de 0,22 qui est notre valeur moyenne. Les r´esultats de notre ´etude sont `a diviser par 4 pour ˆetre comparable `a ces valeurs ce qui donne une valeur de 15 W.m−2 pour notre calcul d’´epaisseur optique utilisant les valeurs moyennes. Cette valeur tr`es inf´erieure que nous trouvons est `a attribuer aux valeurs de l’albedo du nuage que nous avons utilis´ees ainsi qu’au mod`ele d’a´erosol diff´erent. Ceci confirme donc l’importance de mesurer pr´ecisemment les propri´et´es des a´erosols, mais surtout celles des nuages. Nous avons vu qu’il est ´egalement important de prendre en compte toutes les probabilit´es de variations plutˆot que des valeurs moyennes pour faire une quantification pr´ecise du for¸cage radiatif. Cette diff´erence demande des investigations
CHAPITRE V. ANALYSES R ´EGIONALESV.B. FORC¸ AGE RADIATIF DES A ´EROSOLS
Fig. V.20 :Images MSG le 16 Aoˆut 2006 `a 9h30 TU (gauche) et 14h30 TU (droite). On peut voir l’´evolution de la surface recouverte par les nuages.
compl´ementaires. 5 10 15 20 0 10 20 30 40 50 60 70 Temps (TU) ∆ F som net
Fig. V.21 :Variations temporelles du for¸cage radiatif pour la moyenne de l’´epaisseur optique a´erosols et nuages pour toute la r´egion du Golfe de Guin´ee au point de coordonn´ees 5S et 12,5W.
Mise `a part l’am´elioration du mod`ele microphysique a´erosol et nuage que nous avons d´ej`a discut´ee, d’autres am´eliorations permettraient d’aller plus loin. Nous avons suppos´e que la distribution nuageuse restait statistiquement la mˆeme durant la journ´ee et nous avons utilis´e un angle z´enithal moyen dans le calcul. Il est possible d’int´egrer les variations du for¸cage radiatif par rapport aux variations de l’angle solaire z´enithal pendant la journ´ee. MOMO permet de r´ealiser ce genre de calcul (figure V.21), et on trouve par exemple que le for¸cage diminue environ de moiti´e par rapport `a l’angle de r´ef´erence. La fonction de la figure V.21 montre que le flux moyen est plutˆot divis´e par un facteur 2 `a 3 qui correspondrait `a 10h d’ensoleillement pour un for¸cage de 60 W.m−2 (traits tiret´es sur la figure V.21). Ceci est dˆu au fait que le for¸cage ne diminue pas en valeur absolue avec le flux solaire car l’´epaisseur