Etude des processus microphysiques nuageux en phase mixte en Arctique – MPC2

L’objectif du projet (MPC)2 (Caractérisation des Processus Microphysiques des nuages en Phase Mixte en ArCtique Européen) est d’améliorer notre compréhension des processus clefs influençant le climat en zone arctique. Cette région du globe est particulièrement sensible au changement climatique, avec un réchauffement deux fois plus rapide que la moyenne mondiale (phénomène d’amplification arctique). Notre compréhension encore parcellaire des processus physiques liés aux nuages ainsi qu’à leurs interactions avec les aérosols limite la capacité des modèles à prédire les conséquences du changement climatique en Arctique. Les nuages jouent un rôle primordial sur le bilan radiatif en Arctique. Néanmoins, leurs distributions spatiales et saisonnières, leurs effets radiatifs ainsi que leur impact sur le cycle hydrologique sont encore mal connus compte-tenu du manque d’observations in situ et des limites des techniques de télédétection spatiale dans ces régions. Les nuages en phase mixte (MPC) caractérisés par une coexistence d’eau surfondue et de cristaux de glace jouent un rôle primordial sur le bilan radiatif en Arctique. De nombreuses incertitudes accompagnent nos connaissances sur les nombreuses interactions entre les différents processus dynamiques, radiatifs, microphysiques associés aux MPC et les conditions environnementales à plus grande échelle (état de surface, origine des masses d’air, situation météorologique). Ce complexe entrelacs de rétroactions et d’interactions à différentes échelles reste encore très mal représenté dans les différents modèles limitant notre capacité à prédire les effets du changement climatique dans ces régions.
Dans le cadre du projet (MPC)2, nous nous proposons d’étudier les différents processus impliqués dans le cycle de vie des MPC en Arctique à partir de l’analyse combinée de données de campagnes aéroportées, au sol et satellitaires en synergie avec des études de modélisation à différentes échelles. Nos analyses cibleront plus particulièrement l’impact des conditions environnementales à grande échelle sur les propriétés microphysiques et radiatives des nuages. Nous étudierons également l’impact de la variabilité à petite échelle des propriétés thermodynamiques et des aérosols sur les mécanismes d’initiation de la phase glace et du partitionnement eau/glace dans ces nuages, dans le but d’améliorer la représentation des nuages en Arctique et des interactions aérosols-nuages dans les modèles.
Ainsi les résultats de (MPC)2 contribueront à l’amélioration de notre compréhension des processus microphysiques responsables de glaciation, de la distribution de l’eau liquide et de la glace ainsi que de leurs rôles sur la persistance des MPC. Nous nous appuierons sur la mise œuvre et l’analyse d’une base de données sans précédent acquises lors des campagnes de mesures aéroportées ACLOUD à la fin du printemps 2017 (Arctic CLoud Observations Using airborne measurements during polar Day), AFLUX au début du printemps 2019 (Joint Aircraft campaign observing FLUXes of energy and momentum in the cloudy boundary layer over polar sea ice and ocean) et MOSAiC-ACA (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate) en été 2020. Ces mesures seront complétées par des observations réalisées par les bouées déployées dans le cadre de IAOOS (Ice Atmosphere Ocean Observing System) entre 2014 et 2020 ainsi que des observations satellitaires (POLDER, MODIS, IASI, CALIPSO, CloudSat). Une hiérarchie de modèles à différentes échelles (DESCAM, 3DCLOUD, Polar WRF-Chem) sera utilisée en synergie avec les observations pour développer et tester de nouvelles paramétrisations nuageuses pour différentes conditions environmentales clefs. Ce travail s’effectuera en collaboration étroite avec les projets (AC)3 (ArctiC Amplification : Climate Relevant Atmospheric and SurfaCe Processes and Feedback Mechanisms) et MOSAiC.