La couverture nuageuse globale : comparaison d'observations, validation de modeles de circulation generale et simulation de nouvelles technologies d'observations.

Résumé La couverture nuageuse est l'un des parametres majeurs de l'etude du systeme climatique. Le manque de connaissance sur cette couverture nuageuse represente une des incertitudes principales dans la modelisation du climat et la prevision des changements climatiques. En particulier, la repartition verticale des nuages dans l'atmosphere est un facteur determinant du bilan radiatif de la terre. Dans le but d'etudier cette structure verticale, nous utilisons deux jeux de donnees, les observations de surface (donnees warren et al. ) et les observations satellitales (donnees isccp) que nous commencons par comparer. Nous montrons la complementarite de ces deux jeux de donnees. Si une bonne coherence se degage au niveau de la detection de la couverture nuageuse totale, des differences significatives apparaissent lorsque l'on s'attache a un type particulier de nuage (nuages bas par exemple). La validation de la couverture nuageuse simulee par un modele de circulation generale (mcg) devient alors delicate. Compte tenu de la grande heterogeneite de la couverture nuageuse, il est primordial pour valider correctement ses proprietes de ne pas seulement comparer le bilan radiatif moyen simule et observe mais egalement d'avoir acces aux caracteristiques du nuage (pression du sommet, epaisseur optique) determinees a une echelle spatiale inferieure a celle du modele et de les comparer aux memes parametres deduits de l'observation. Une methode de comparaison de la couverture nuageuse simulee par un mcg avec les donnees satellitales isccp a ete developpee. Nous utilisons cette methode pour valider des parametrisations physiques, schema de convection humide et de couche limite, dans un mcg. Toutefois, ce type de comparaison ne permet pas une validation complete de la repartition verticale de la couverture nuageuse. En effet, la climatologie isccp fournit une description en terme de nuages mono-couches radiativement equivalents au sommet de l'atmosphere a la distribution nuageuse reelle. Cette representation, dans le cas de nuages organises en multi-couches ou a fort developpement vertical, est donc non representative de la veritable structure verticale des couches nuageuses. Il s'avere donc important d'ameliorer dans le futur les techniques de mesures et d'envisager d'autres instruments a embarquer dans l'espace pour resoudre en particulier le probleme de detection de systemes nuageux organises en multi-couches. C'est dans cette optique que nous avons cherche a montrer l'interet d'embarquer un lidar a retrodiffusion dans l'espace en le couplant a un instrument de radiometrie passive et a en mesurer les limites. A partir de la couverture nuageuse simulee par le mcg, nous avons effectue des simulations de restitution de cette couverture nuageuse a partir de mesures lidar et radiometriques. Nous avons teste differentes hypotheses sur certains parametres tels que le rapport signal sur bruit et l'echantillonnage afin de determiner les conditions optimales d'utilisation du lidar. Le lidar permettra de mieux etudier la distribution verticale des nuages dans l'atmosphere. Il permettra d'ameliorer la restitution de l'altitude du sommet des nuages semi-transparents tels que les cirrus et de mettre en evidence les systemes multi-couches incluant des cirrus ainsi que les systemes de couverture nuageuse fractionnee.