• Aucun résultat trouvé

Proposition de Sujet de thèse 2020 (1 page recto maximum) Laboratoire (et n° de l’unité) dans lequel se déroulera la thèse : CNRM - UMR 3589

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Partager "Proposition de Sujet de thèse 2020 (1 page recto maximum) Laboratoire (et n° de l’unité) dans lequel se déroulera la thèse : CNRM - UMR 3589"

Copied!
2
0
0

Texte intégral

(1)

Proposition de Sujet de thèse 2020

(1 page recto maximum) Laboratoire (et n° de l’unité) dans lequel se déroulera la thèse : CNRM - UMR 3589

Titre du sujet proposé :

Using hyperspectral infrared observations to evaluate and calibrate general circulation models

Nom et statut (PR, DR, MCf, CR, …) du (des) responsable (s) de thèse (préciser si HDR) : Cyril Crevoisier, CR (HDR)

Quentin Libois, IPEF

Coordonnées (téléphone et e-mail) du (des) responsable(s) de thèse : cyril.crevoisier@lmd.polytechnique.fr : 01 69 33 51 35

quentin.libois@meteo.fr : 05 61 07 96 91 Résumé du sujet de la thèse

Context :

The climate of the Earth is controlled by the balance of radiative fluxes at the top-of- atmosphere, where the sum of reflected solar radiation and infrared (IR) emission from the Earth has to balance incoming solar radiation. Such broadband balance is key in the elaboration of stable and reliable General Circulation Models (GCMs), which would otherwise quickly derive to unrealistically cool or warm worlds. The spectrally detailed radiative balance is on the contrary less constrained in these models. As a consequence, GCM parameterizations are tuned to ensure broadband balance, but such balance can result from the combination of compensating errors in the representation of atmospheric processes, which are generally hard to disentangle. Spectrally resolved observations in the IR, which have been routinely performed in the mid-IR for more than a decade and are likely to extend to the far-IR in the next decade, could put a strong constraint on GCMs (Huang et al., 2007).

However so far IR sounders (e.g. IASI, AIRS) have essentially been used through data assimilation in numerical weather prediction models and for atmospheric composition monitoring. Due to their radiometric stability and lifetime, such observations could be extremely valuable for GCM evaluation and calibration, and might help reducing the sustained uncertainty range of climate projections.

Objectives :

This thesis aims at exploiting IASI and IASI-NG total-sky radiances for GCM evaluation and calibration, starting with the french models LMDz and CNRM-CM. To compare IASI observations to atmospheric outputs of historical GCM runs, a dedicated simulator will be developed based on the 4A radiative transfer model. This will provide a global set of IASI-like synthetic radiances at GCM spatial resolutions. Statistical tools will be developed to compare these synthetic observations to real observations, properly averaged to match GCM resolution. Rather than focusing on a point-to-point comparison, these tools will investigate the spatio-temporal features of TOA radiances, as well as the temporal trends due to climate change. Metrics will be derived from this statistical information to quantify the difference between GCM outputs and satellite observations, which will provide an objective and integrative way of evaluating and comparing GCMs. The processed IASI observations will then serve as a reference fo a variety of GCMs participating in the CMIP6 intercomparison exercise, allowing to rank models in terms of their ability to correctly simulate the Earth spectral radiative budget in the IR. The similarity between GCMs in present-day conditions will be compared to the similarity in warming experiments to assess whether current

(2)

hyperspectral IR observations can help reducing the range of climate predictions based on the emergent constraints approach (Hall et al., 2019). The proposed framework will also be extended to synthetic observations of FORUM, ESA 9th Earth Explorer that will measure far- infrared (FIR) radiance starting in 2026. This will demonstrate the added value of FIR observations for the evaluation of GCMs. The proposed strategy will overall help identify structural defaults in current GCMs and will greatly constrain the tuning of the next generation of such models (Hourdin et al., 2017).

Nature du travail attendu et compétences souhaitées

Le travail de thèse impliquera l’analyse de données satellitaires et de sorties de GCMs. Le développement d’outils statistiques pour comparer des spectres IR dans le temps et l’espace constituera une étape essentielle du travail. Des connaissances en physique de l’atmosphère et en transfert radiatif seront indispensables pour l’interprétation des résultats.

Une bonne aptitude au codage informatique et des compétences en communication écrite et orale sont également essentielles.

Références bibliographiques

Hall, A., Cox, P., Huntingford, C., & Klein, S. (2019). Progressing emergent constraints on future climate change. Nature Climate Change, 1.

Huang, Y., Ramaswamy, V., Huang, X., Fu, Q., & Bardeen, C. (2007). A strict test in climate modeling with spectrally resolved radiances: GCM simulation versus AIRS observations. Geophysical Research Letters, 34(24).

Hourdin, F., Mauritsen, T., Gettelman, A., Golaz, J. C., Balaji, V., Duan, Q., ... & Rauser, F. (2017).

The art and science of climate model tuning. Bulletin of the American Meteorological Society, 98(3), 589-602.

Références

Documents relatifs

Sur la France, la thèse de Maxime Daniel (2017) avait déjà montré la pertinence d'activer le modèle de canopée urbaine TEB (Masson 2000) dans le modèle de climat régional ALADIN

En revanche, elles ne mènent pas aux mêmes résultats concernant l’évolution du nombre de systèmes par an : le tracking d’expériences à haute résolution

It will be investigated to what extent machine learning can be used to build observation operators able to simulate satellite observations and to improve the consistency

Toutefois, ce détroit est représenté très grossièrement par les modèles de climat actuel, en raison du manque de résolution spatiale et d'une mauvaise représentation des

Le deuxième volet de la thèse sera consacré à l’échelle globale à partir de simulations permettant d’étudier l’impact des halogènes volcaniques sur la

Dans un second temps la qualité de la représentation de ces processus sera étudiée dans des modèles numériques à différentes résolutions. Ce travail s’appuiera d’une part

Les récentes investigations menées à l’aide du modèle MEB (Multiple Energy Balance, Boone et al, 2017) couplé au modèle de neige Crocus, appliqué au site du Col de Porte

The joint use of dual-polarization radars and high-resolution NWP models opens a new area of investigation with potential breakthroughs in terms of knowledge of the microphysics