Nouvelles observations des nuages de liquide en Arctique par CALIPSO-GOCCP et évaluation de leur représentation dans les modèles

Contributeur: Grégory Cesana et Hélène Chepfer (LMD/IPSL)

Dans la troposphère, les nuages polaires modulent le rayonnement de surface et régulent le climat arctique. Les nuages bas se forment fréquemment en Arctique et exercent une large influence sur les flux radiatifs de surface et sur les rétroactions du climat arctique. Les informations les plus pertinentes sur les nuages arctiques ont été collectées par des sites sols mais ne donnent pas une vue d’ensemble de la région. Grâce à sa capacité à observer les nuages au dessus des continents, le satellite CALIPSO fournit des informations fiables au-dessus des régions polaires (entre 82°S et 82°N).

Le produit “GCM-Oriented CALIPSO Cloud Product” (CALIPSO-GOCCP) a été créé pour évaluer la couverture nuageuse des modèles. CALIPSO-GOCCP utilise les mesures du satellite CALIPSO pour observer directement certaines propriétés nuageuses clés qui n’étaient pas disponibles jusqu’alors. En effet, CALIPSO-GOCCP permet d’analyser la distribution verticale des nuages à une haute résolution spatiale de 480m, de détecter les nuages au dessus des surfaces réfléchissantes (telles que les régions polaires), de restituer la phase nuageuse ainsi que l’épaisseur optique des nuages, le tout, durant une période substantielle de 7ans. Combiné à l’utilisation du simulateur de lidar, CALIPSO-GOCCP apparaît être un puissant jeux de données pour déceler les biais systématiques des modèles de climat à l’échelle régionale comme globale et le mieux adapté des produits CALIPSO pour l’évaluation des modèles.

Pour évaluer les modèles CMIP5, nous avons utilisé cette climatologie avec une partie dédiée à la région arctique. Ils ont démontré que les couvertures de nuages bas simulées varient de 20% à 55%. En dépit d’importantes différences numériques entre les couvertures nuageuses simulées et observées, la plupart des modèles reproduit assez bien la répartition géographique des nuages bas au dessus des océans. Le cycle saisonnier marqué des nuages bas observés est mal reproduit par les modèles.

En utilisant le nouveau diagnostique de phase de CALIPSO-GOCCP avec le simulateur de lidar nous avons prouvé dans une étude centrée sur l’Arctique : 1) La présence permanente de nuage bas d’eau liquide en Arctique, 2) l’incapacité d’un modèle de climat à reproduire de façon précise la quantité de nuages d’eau liquide en Arctique et 3) Le biais sur la phase liquide dans ce modèle limite sa capacité à reproduire la distribution des flux radiatifs observés au sol.