Transfert radiatif 4A
Modèle de transfert radiatif direct 4A
Plusieurs générations de modèles pour l’infrarouge et les micro-ondes ont été développées au LMD, depuis les modèles raie par raie rapides Stransac et 4A jusqu’à des modèles paramétriques neuronaux extrêmement rapides. Plus particulièrement, le modèle 4A est utilisé par de nombreux groupes internationaux (de recherche ou industriels) et a été « labellisé » par le Cnes pour le développement de Iasi. Il s’appuie sur la banque de données Geisa (cf. Section IV-2-1). En particulier, une version opérationnelle de 4A, - 4A/OP (http://www.noveltis.fr/4AOP/) - a été développée par la société Noveltis qui s’appuie sur le laboratoire pour les développements scientifiques futurs. Les utilisations suivantes sont envisagées dans les années qui viennent :
Modèle diffusant : 4A a été couplé au modèle Disort pour la simulation du rayonnement en milieu diffusant. Une amélioration de ses performances est requise, en particulier pour l’étude des aérosols et des nuages (cirrus).
Visée au limbe : Le domaine d’applicabilité de 4A a été récemment étendu au traitement de données de sondeurs au limbe tels que Mipas/Envisat ou Ace-FTS/Scisat. Le couplage des deux versions « modèle diffusant » et « visée au limbe » est prévu et permettra d’étudier nuages et aérosols dans la troposphère et la stratosphère à partir des sondeurs visant au limbe.
Non Equilibre Thermodynamique Local : Les modèles de transfert radiatif ont traditionnellement fait l’hypothèse de l’équilibre thermodynamique local, à savoir que la population des niveaux d’énergie était principalement assurée par collisions. Pour traiter les cas où cette hypothèse n’est plus valable (observation de jour pour des longueurs d’onde inférieures à 4,5 µm par exemple), une extension de 4A est en cours d’étude avec le souci de conserver une précision et une efficacité (temps de calcul) compatibles avec les applications satellitaires.
Validation : La physique du modèle 4A et la spectroscopie sous-jacente sont régulièrement validées lors de campagnes internationales d’inter-comparaison auxquelles le laboratoire participe. Dans le cadre de l’exploitation des données Iasi, de nouvelles campagnes, telles Jaivex, sont programmées.
Contrôle des radiances observées : La restitution des variables climatiques à partir des luminances mesurées par les instruments spatiaux nécessite l’élimination des biais qui proviennent des imperfections du modèle ou d’une évolution des instruments (dérive,…). Pour cela, nous couplons un modèle de transfert radiatif avec des observations réelles dans
des conditions atmosphériques connues (archive de radiosondages utilisées par la ré-analyse ERA-40 du CEPMMT). Un travail très lourd de contrôle de qualité, de discrimination clair/nuageux et de remplacement des données absentes est effectué. La base actuelle (de 1979 à 2008) est enrichie au fur et à mesure de la disponibilité de nouvelles données. Sa distribution à différents groupes nationaux via Climserv est à l’étude.
