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TISSIER

« Transport au niveau de la tropopause tropicale et convection »

vendredi 8 janvier 2016 à 11h à l’Ecole Normale Supérieure

devant le jury composé de :
M. Philippe Ricaud        Rapporteur
M. Emmanuel Rivière       Rapporteur
Mme Hélène Chepfer        Examinatrice
M. Paul Konopka           Examinateur
M. Bernard Legras         Directeur de thèse
Mme Geneviève Sèze        Directrice de thèse


Résumé :
Les propriétés de transit à travers la tropopause tropicale (TTL) sont
importants pour dé- terminer la composition de l’air entrant dans la
stratosphère. Ce travail de thèse vise à améliorer la compréhension du
mécanisme de transport des parcelles d’air nuageuses dans la TTL et plus
précisément jusqu’à la surface 380 K.
Afin d’étudier les trajectoires lagrangiennes de parcelles d’air entre le
sommet des nuages convectifs profonds jusqu’à la surface 380 K, les
sommets des nuages convectifs profonds sont tout d’abord déterminés à
partir des données de température de brillance CLAUS. Le domaine tropical
est alors subdivisé en 11 sous-régions définies à partir de la
distribution de la convection et des continents. Un bon accord statistique
entre les trajectoires, intégrées en avant et en arrière dans le temps, a
été obtenu entre 2005 et 2008. Cet accord a permis de quantifier la
contribution verticale des sources convectives et les temps de transit
associés à chaque sous-régions. Tout au long de l’année, environ 85% des
parcelles tropicales à 380K proviennent d’un sommet de nuage convectif. De
novembre à avril, les sources de la warm pool prédominent et contribuent
jusqu’à 70% du flux de masse ascendant. Durant l’été, la région de la
mousson asiatique est le plus grand contributeur avec des contributions
similaires sur les régions océaniques et sur le continent asiatique.
Cependant la distribution verticale des sources et les temps de transit
sont très différents pour ces deux régions, le continent asiatique
présentant des sources plus élevées et des temps de transit plus courts.
Le plateau Tibétain, bien qu’étant un faible contributeur, est la région
pour laquelle l’impact de la convection à 380K est la plus importante, à
cause de sa localisation centrale en-dessous de l’anticyclone de mousson
asiatique. Les propriétés de transit sont très largement expliquées par un
simple modèle régional unidimensionnel soulignant l’importance de la
proximité du niveau de chauffage radiatif nul. Dans la TTL, les taux de
chauffage radiatifs de MERRA et d’ERA-Interim présentent des différences
significatives qui impactent le transport des parcelles d’air dans la TTL.



Abstract :
Transit properties across the tropical tropopause layer (TTL) are
important to determine the composition of air entering the stratosphere.
This work aims to improve understanding of the cloudy air transport
mechanism in the TTL and more precisely until the 380 K surface.
Deep convective clouds tops are determined from brightness temperature
provided by CLAUS dataset in order to study lagrangian trajectories
integrated between deep convective clouds tops and the 380K surface. The
tropical domain is then subdivided into 11 sub-regions according to the
distribution of convection and land. A good statistical agreement is
obtained over the period 2005-2008, between forward and backward
trajectories. This agreement allowed to quantify the vertical contribution
of convective sources and their transit time for each sub-regions.
Throughout the year, about 85% of the tropical parcels at 380K originate
from convective sources. From November to April, the warm pool sources
dominate and account for up to 70 % of the upward flux. During summer,
Asian monsoon region is the largest contributor with similar contributions
from oceanic regions and Asian mainland. However, the vertical
distribution of sources and the transit times are very different for these
two regions, Asian mainland displaying higher sources and smaller transit
times. The Tibetan plateau, although a minor contributor, is the region
with the highest impact of convection at 380K due to its central location
beneath the Asian upper level anticyclone. Transit properties can be
largely explained by a simple one-dimensional regional model emphasizing
the importance of proximity of the level of zero radiative heating rate.
In the TTL, radiative heating rates of MERRA and ERA-Interim are
significantly different, which impact the transport of air parcels in the
TTL.

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