Nous avons vu dans l'introduction que les nuages ont un rôle important dans le bilan radiatif de la Terre. D'après la figure 1.3, l'Afrique de l'Ouest se caractérise par un impact radiatif des nuages à part entière puisque c'est dans cette région du Monde que se concentre les plus forts impact radiatif des nuages. Il est donc primordial de s'intéresser à l'impact des nuages de mi-niveau.
L'effet radiatif des nuages (Cloud Radiative Effect (CRE)) à la surface est défini comme étant la différence entre le flux en condition nuageuse et le flux en ciel clair.
CRE = FluxClouds−Fluxclear sky (W.m-2)
Si des mesures radiatives sont effectuées sur les deux sites sols, il est nécessaire d'estimer les flux descendants en ciel clair.
Deux méthodes, par colonnes nuageuses, ont été utilisées comme décrit dans Bouniol et al. (2012) pour calculer ce flux dans le domaine du visible : i/ soit en compositant toutes les observations dans des conditions de ciel clair pour un mois donné, ii/ soit en estimant pour chaque jour le flux descendant dans le visible en ciel clair grâce au flux dans le visible au sommet de l’atmosphère (TOA) calculé à partir de l'angle solaire au zenith, ajusté par un coefficient, correspondant à la transmissivité de l'atmosphère, sur les observations dans le visible en ciel clair disponibles pendant ce jour (entre 0800 UTC et 1600 UTC).
Ces deux méthodes ont des avantages et des inconvénients. Tout d'abord, la première méthode permet de disposer d'un assez grand nombre de mesures en ciel clair permettant ainsi d'avoir un composite mensuel robuste. Toutefois, les valeurs peuvent présenter de fortes variations pour une même heure donnée car elles s'échelonnent sur une trentaine de jours durant lesquels des concentrations en aérosols peuvent être plus ou moins importantes. Pour la seconde méthode, l'inconvénient majeur est que cet ajustement ne peut être effectué que si des observations de ciel clair existent pendant la journée, c'est-à-dire entre 0500 UTC et 1900 UTC. Cette méthode dépendra également des aérosols présents dans l'atmosphère ce jour-là puisque le coefficient de transmissivité en dépend (cf. Bouniol et al. (2012)). De plus, ce coefficient de transmissivité est constant tout au long de la journée dans cette méthode ce qui n'est pas le cas puisque la concentration des particules au sein de l'atmosphère varie au cours de la journée.
La figure 4.10 illustre la première méthode pour le mois de mars 2006. Cette première méthode s'effectuant par composites est représentée par le trait bleu montrant le flux descendant dans le visible des nuages de mi-niveau pour le mois de mars et par le trait vert illustrant le composite du flux descendant dans le visible en ciel clair. La différence des deux nous permet d'obtenir l'impact des nuages de mi-niveau durant le mois de mars. L'ensemble des croix grises pour le ciel clair et des croix bleus pour les nuages de mi-niveau ont permis de construire ces deux composites.
La figure 4.11 illustre la seconde méthode pour le 17 mars 2006. Cette méthode calculée pour un jour donné est obtenue à partir du flux entrant dans le visible au TOA illustré en point vert. Les points rouges sur cette courbe correspondent aux mesures radiatives en ciel clair dont nous disposons pour ce jour entre 0800 UTC et 1600 UTC. Grâce à ces points rouges, nous pourrons calculer le coefficient de transmissivité de l'atmosphère et par conséquent nous pourrons calculer le flux entrant en ciel clair à la surface pour cette journée représenté par les points violets.
Figure 4.10: Cycle diurne des flux dans le domaine du visible en présence de nuages (en croix bleu ciel (scènes/valeurs observés instantanées) et en trait bleu foncé (composite mensuel)) et estimation des flux en ciel clair (en croix grises (scènes/valeurs observés instantanées) et en trait vert (composite mensuel)) durant le mois de mars 2006 par la méthode du composite mensuel.
Figure 4.11: Détection du flux entrant en ciel clair à la surface dans le domaine du visible pour le 17 mars 2006. Le flux entrant dans le visible à la surface est représenté par le trait vert. Le flux entrant dans le visible au sommet de l'atmosphère est représenté par le trait vert sur lequel est superposé des points verts. Le flux entrant en ciel clair à la surface dans le visible est représenté par le trait violet sur lequel est superposé des points violets. Les points rouges correspondent aux mesures radiatives en ciel clair disponible ce jour.
Pour le domaine de l'infra-rouge, nous ne pouvons appliquer que la méthode décrite en (i) mais cette méthode doit être prise avec précautions car les conditions moyennes des situations avec nuage sont plus humides que les conditions moyennes sans; l'impact des nuages dans le domaine de l'infrarouge tendra à être minoré.
Les flux dans les domaines du visible et de l'infra-rouge au TOA obtenus à partir des données GERB BARG ont été utilisés pour déterminer les rapports SW_n TOA et LW↑TOA, MLC (cf. Tab. 6.4). Ces rapports sont définis à la section 6.2.1.3.
Les flux mesurés dans le visible et l'infra-rouge sont collectés uniquement pour les nuages de mi-niveau. De plus, lorsqu'il existe plusieurs types de nuages dans la même colonne, l'effet radiatif des nuages n'est pas calculé. Afin de réduire le bruit soit dans les mesures soit dans les estimations de ciel clair, les observations ont été moyennées à une résolution de 15 minutes.