– AEROCLOUDS

Les aérosols et les nuages jouent un rôle important sur le bilan radiatif de la terre mais les mécanismes par lesquels ils influencent le climat sont complexes. L'interaction aérosols/nuages est souvent abordée au travers de l'effet Twomey. Cet effet décrit l'augmentation du nombre de gouttelettes et la diminution de leur rayon moyen en réponse à une augmentation du nombre de noyaux de condensation (CCN). Cet effet est potentiellement accompagné d'une rétroaction des aérosols sur les nuages (effet semi-direct) via la modification de leur dynamique, en raison de la modification du bilan énergétique du nuage. Ce problème est complexe et explique pourquoi l'évaluation quantitative des effets Twomey et semi-direct reste, parmi les différents forçages anthropiques connus, la plus incertaine. Elle est estimée entre 0 et –1.5 W m-2. La difficulté principale pour réduire cette incertitude provient de la complexité de tenir compte à la fois de l'action des aérosols sur les nuages et des rétro-actions. Un certain nombre de projets internationaux ont eu pour objectif une meilleure compréhension de l'interaction entre les nuages et les aérosols. La plupart se sont intéressés soit à l'effet Twomey, soit à l'effet semi-direct montrant des corrélations très évidentes entre la nature des aérosols et les propriétés micro et macro-physiques des nuages. Pourtant, très peu de données existent documentant à la fois les propriétés des aérosols et des nuages et les impacts sur le bilan d'énergie des nuages. AEROCLOUDS a pour but de contribuer à la réduction de l'incertitude sur l'effet indirect à travers la validation de modèles de simulation de l'effet indirect des aérosols. Pour atteindre ces objectifs, nous mettrons en place une stratégie d'observation et d'analyse visant à permettre de quantifier séparément l'effet Twomey et l'impact des aérosols sur la dynamique des nuages. AEROCLOUDS sera organisé autour de deux activités principales ayant pour but : 1- de prévoir la fraction d'une population d'aérosols pouvant servir de CCN 2- de quantifier l'impact des propriétés des aérosols sur la dynamique et les propriétés optiques des nuages stratiformes dans la couche de mélange atmosphérique La première activité est abordée au travers d'une approche combinée laboratoire/in situ pour mieux contraindre la prévision de la fraction CCN d'une population d'aérosols. En particulier, nous nous intéresserons d'une part à l'évolution de la nature chimique de surfaces d'aérosols générées artificiellement sous des conditions contrôlées d'oxydants et de lumière. Nous étudierons ensuite l'évolution hygroscopique des aérosols artificiels et naturels sous ces mêmes conditions. Ceci permettra de contraindre les cinétiques de maturation des CCN (tâche n°1). Ces cinétiques seront confrontées à celles obtenues par des mesures dans l'atmosphère naturelle (tâche n°2). Cette activité sera centrée autour de la surveillance des propriétés hygroscopiques des aérosols pour différentes masses d'air et différentes conditions environnementales dans la couche de mélange atmosphérique et la basse troposphère libre (BL/FT). Cette activité génèrera une base de données couplant les propriétés hygroscopiques des aérosols, la fraction CCN et les propriétés chimiques des aérosols. Les information recueillies via les tâches n°1 et 2 contribueront à l'amélioration et la validation d'un modèle couplé thermodynamique / cinétique d'activation des aérosols. La seconde activité d'AEROCLOUDS est centrée sur l'étude des nuages stratiformes dans la couche de mélange. Nous documenterons les modifications de la structure de ces nuages sous l'influence de différents types de masse d'air sur le site de Cabauw (Hollande) au cours d'une période d'observation intensive (IOP) couplant des moyens d'observation sol et aéroportés (in-situ et télédétection). L'observation permettra de documenter toutes les variables du bilan d'énergie, des aérosols et des nuages pour un certain nombre d'épisodes contrastés. Ces mesures serviront de données initiales et de contrôle à une modélisation LES (Large Eddy Simulation) permettant de quantifier les contributions respectives de l'aérosols sur la microphysique et sur la dynamique du nuage. Il est clair que cet objectif affiché dépasse le cadre des travaux de 4 groupes de recherche et doit s'inscrire dans une action à plus grande échelle. De fait, AEROCLOUDS se veut la contribution nationale aux efforts de recherche des 4 partenaires dans un cadre Européen. D'une part, au projet européen EUSAAR, financé par l'UE et coordonné au LaMP. D'autre part, au projet intégré EUCAARI, en évaluation à l'UE. Les quatre partenaires d'AEROCLOUDS jouent un rôle central dans les thématiques aérosols/nuages développées dans EUCAARI. L'acceptation d'un éventuel financement ANR est clairement conditionnée au financement d'EUCAARI. AEROCLOUDS contribuera à renforcer le rôle moteur des groupes français dans le domaine des interactions aérosols/nuages.