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Le couplage entre le mélange vertical de vapeur d'eau par la convection dans les premiers kilomètres de l'atmosphère et la couverture nuageuse à la base des petits cumulus serait responsable de l'incertitude des modèles. La campagne d'observation aéroportée EUREC4A avait pour objectif de mieux comprendre les mécanismes en jeu.
L'hypothèse qui prévalait, à savoir que le changement climatique est amplifié par la disparition des petits cumulus, est estimée désormais improbable. En effet, dans une étude publiée dans le journal Nature, quatre chercheuses d'un laboratoire CNRS-INSU (voir encadré), et deux chercheurs du MPI s'appuient sur les observations issues d'EUREC4A pour démontrer que les modèles utilisés surestimaient le couplage entre humidité et couverture nuageuse et sous-estimaient celui entre convection atmosphérique et petits cumulus.
Dans une autre étude publiée dans le journal PNAS, les mêmes chercheures démontrent que la validité de la représentation par les modèles de ce dernier couplage pourrait être évaluée à partir de l'évolution de la population de nuages observée au cours de la journée. Cette étude illustre comment une campagne d'observation spécifiquement conçue pour tester un processus critique dans l'atmosphère peut aider à réduire une source d'incertitude majeure des projections climatiques, et comment les observations des sites instrumentés peuvent ensuite être exploitées pour évaluer ces processus au quotidien.
La campagne EUREC4A
La campagne EUREC4A s'est déroulée en Janvier et Février 2020 au-dessus de l'océan Atlantique au large de la Barbade, coordonnée conjointement par Sandrine Bony (chercheuse CNRS au LMD), Bjorn Stevens (MPI Hamburg) et David Farrell (CIMH Barbados). Elle a impliqué de très nombreux moyens d'observation (4 avions de recherche, 4 navires de recherche plus de nombreuses plateformes d'observation au sol, ou autonomes dans l'atmosphère ou l'océan), et de très nombreux laboratoire de recherche français et étrangers.
Deux avions de recherche étaient plus particulièrement au coeur de la stratégie expérimentale imaginée pour tester le mécanisme de couplage entre convection, humidité et petits cumulus: l'ATR-42 français opéré par SAFIRE (Service des avions français instrumentés pour la recherche en environnement, une infrastructure nationale de recherche Météo-France/CNRS/Cnes), qui volait dans les basses couches de l'atmosphère, et le HALO (High altitude and long range research aircraft) allemand opéré par le DLR.
Ces études reposent sur l'analyse de très nombreuses observations EUREC4A, notamment les mesures lidar/radar de couverture nuageuse à la base des nuages réalisées depuis l'ATR et les mesures de vitesse verticale à mésoéchelle réalisées à l'aide de dropsondes depuis HALO, et sur l'analyse des données de l'Observatoire de Barbados, qui scrute les nuages depuis dix ans à l'aide d'une grande variété d'instruments.
Laboratoire CNRS-INSU impliqué
Laboratoire de météorologie dynamique (LMD) / ECCETERRA.
Tutelles: CNRS / ENS-PSL / Ecole Polytechnique / Sorbonne Université
Pour en savoir plus
Vogel R, A L Albright, J Vial, G George, B Stevens and S Bony, 2022: Strong cloud-circulation coupling explains weak trade cumulus feedback. Nature.
Vial J, A L Albright, R Vogel. I Musat and S Bony, 2023: Cloud transitions across the daily cycle illuminates model responses to trade cumuli to warming. Proc. Natl. Acad. Sci, 120 (8), e2209805120.