Nuages

Comme introduit dans les chapitres précédents, on va caratériser l'eet des nuages à partir des températures de brillances (TB) dans l'infrarouge 10.8 µm. On parle en eet particulièrement de nuages de glace et d'eau liquide dont les propriétés microphysiques sont dénies par leur épaisseur optique τ. L'épaisseur optique détermine aussi les propriétés radiatives d'un nuage. Dans le modèle LMDZ comme dans les GCMs d'une manière générale les nuages sont considérés comme des corps gris. Cependant les nuages les plus épais rayonnent comme le corps noir avec  ≈ 1. Ce sont principalement les nuages de convection profonde et les cirrus épais.

La gure 4.5 représente les cartes des températures de brillance dans l'infrarouge à 10.8 µm, mesurées par le radiomètre SEVIRI et interpolées sur la grille du modèle LMDZ et les températures de brillances simulées avec RTTOV à partir des champs thermodynamiques simulés en sur toute la saison de mousson 2006 en Afrique de l'Ouest. Cette comparaison est eectuée avec quatre images par jour pour les obser-vations Météosat. De façon similaire, le modèle RTTOV simule des températures de brillances en instantanées toutes les 6 heures. Le modèle simule assez bien la structure de la ZCIT comme nous l'avons déjà remarqué au niveau des champs de précipitations. A ce niveau les températures de brillances sont les plus froides et caractérisent le développement des systèmes convectifs. Les zones de subsidences relativement dépourvues de nuages sont repésentées par des TB chaudes en

par-64 4.2 Sensibilité aux temps de relaxation du guidage

Figure 4.4  FAR et POD entre le modèle LMDZ pour les diérents tests de sen-sibilités à τ "guide 3hr" et "guide 3 days" et GPCP en suivant les régimes de pluies.

Figure 4.5  Températures de brillance (K) en moyenne sur la saison de mousson 2006 de MSG et du modèle LMDZ simulées à travers RTTOV, "guide 3hr" et "guide 3 days".

ticulier au dessus du Sahara. En moyenne le modèle LMDZ simule de manière satisfaisante les champs de TB et les structures de la mousson Ouest Africaine. On peut remarquer cependant que le modèle LMDZ simule en moyenne des TB plus chaudes que dans les observations satellitaires pour la ZCIT et donne au niveau des zones de subsidences chaudes des températures de brillances du même ordre de grandeur que dans les observations avec quelques biais froids en moyenne de l'ordre de 5K. L'étude de la distribution des températures de brillances en instantanées avec 4 images par jour sur toute la région Ouest Africaine (voir gure 4.6) montre que le modèle LMDZ sous-estime les intensités des TB les plus froides constatées au niveau des régions dites de convections tandis que la distribution des TB les plus chaudes se recouvre parfaitement avec celles des observations satellitaires.

Dans la ZCIT, les températures sont plus froides dans la version guidée avec un temps de relaxation moins intense (τ = 3jours).

Ainsi la simple connaissance de la valeur des TB ne permet pas de donner une conclusion rigoureuse sur les diérents types de nuages représentés dans le modèle. A priori plus un nuage est haut et épais et plus sa TB est froide dans une image satellitaire. Les pixels des satellites sont assez ns et les nuages sont considérés comme des corps noirs pour le cas de convection profonde. Dans le modèle LMDZ, les mailles sont assez grossières. Les caractéristiques du nuage sont données par leurs contenus en eau liquide (LWP) et en glace (IWP) ainsi par leur valeur d'émissivité

66 4.2 Sensibilité aux temps de relaxation du guidage

Figure 4.6  PDF et CDF des températures de brillances MSG1 dans le canal IR108 et les températures de brillances IR108 du modèle LMDZ simulées à travers le modèle RTTOV pour les diérents tests de sensibilités à τ sur toute la région Afrique de l'Ouest suivant la saison JJAS 2006

eective (Stephens, 1978).

Pour tenter d'aller plus loin dans l'interprétation, nous choississons ici dans la suite du document d'illustrer les caractéristiques des nuages dans le modèle LMDZ en représentant les prols nuageux à Niamey [2.26E; 13.5N]. Cette région est moins inuencée par les ux océaniques que Dakar, les ux de moussons mais aussi les eets des reliefs. En plus dans ces régions on note de forts développements convectifs modulés sur des échelles synoptiques. La convection est souvent assez profonde et les nuages sont assez hauts et épais.

La gure 4.7 représente les prols de la couverture nuageuse et les contenus en eau liquide et de glace représentés en logarithme de q (g/kg) au mois de Juillet sur Niamey. On a à gauche la version "guide 3hr" et à droite la version "guide 3 days". La version "guide 3 days" présente des fractions nuageuses plus importantes et étendues sur une large couche de l'atmosphère et des contenus en eau et de glace importants de l'ordre de 0.1 g/kg vers 200 hPa. Les nuages dans cette version du modèle LMDZ sont plus hauts et plus épais que dans la version avec "guide 3hr". Les séries temporelles des TB simulées à travers RTTOV avec ces diérentes

versions montrent de façon cohérente que les TB sont plus froides dans "guide 3 days" que dans "guide 3hr". Par exemple, le 25 Juillet 2006 la version "guide 3 days" simule des TB assez froides comparables aux observations Météosat. En plus, sur cette période, les nuages sont assez épais et leurs émissivités montantes eectives en présence de glace et d'eau liquide sont très proches de celles d'un corps (ef f = 1) (voir gure 4.8). Ceci correspondrait à un cas de convection profonde, qui est bien simulé par le modèle. Et les valeurs d'émissivités dans la version "guide 3hr" sont très faibles. Les TB sont aussi assez chaudes et on ne simule presque pas de corps noir sur cette période. Dans ces deux types simulations, on note une absence de nuages bas et moyens dans le modèle LMDZ. Par conséquent les séries temporelles des pluies indiquent une moins bonne variabilité par rapport à GPCP et les précipitations sont plus intenses dans "guide 3 days" que dans "guide 3hr".

Tout se passe comme si l'intensité du temps de relaxation au guidage, par exem-ple un guidage faible du modèle par les réanalyses, a comme eet une augmentation de l'épaisseur des nuages de hautes altitudes et par conséquent un refroidissement des températures de brillance tandis que dans la simulation de référence "guide 3hr" les nuages sont moins épais. Ainsi quand on réduit l'intensité de τ le modèle temps vers sa son état d'origine appelé "mode climatique" qui a tendance à mettre trop de nuages en particulier sur les hautes altitudes.