Les tenants et les aboutissants des tempêtes extrêmes
De nombreux aspects des systèmes convectifs profonds et des nuages d'éruptions volcaniques ne sont que peu représentés dans les modèles climatiques mondiaux actuels. L'analyse statistique des observations par satellite et la fourniture de statistiques à long terme de ces données ont permis au projet CONSYDER (Convective systems detection and analysis using radio occultations) de mettre en lumière les contraintes d'observation afin d'améliorer les représentations théoriques. Les chercheurs se sont appuyés sur les observations par radio-occultation de satellites à système de positionnement global (GPS). Bien que les satellites GPS soient principalement utilisés pour la navigation, les signaux émis entre satellites GPS sont réfléchis par l'atmosphère. Les mesures du délai de propagation associé, l'indice de réfraction et l'angle de flexion permettent une estimation des paramètres atmosphériques clés. L'équipe CONSYDER a utilisé les données acquises en 2011 et 2012 par cette technique pour créer une atmosphère de référence entre la surface de la Terre et une altitude de 80 km. Ils ont développé en particulier des cartes en 3D de la réfraction, de la pression, de la température et de la vapeur d'eau associées à la fréquence et à la dérive standard des mesures sur chaque point et chaque altitude. Les observations par radio-occultation ont été combinées à des mesures à haute résolution et haute précision d'autres satellites et de capteurs basés au sol. Cette combinaison unique a permis aux chercheurs de détecter la hauteur maximale de nuages de précision d'évènements extrêmes ainsi que leur structure interne. L'objectif du projet était une meilleure compréhension de la structure des nuages, en particulier dans la troposphère supérieure et dans la stratosphère inférieure. Les résultats de CONSYDER ont prouvé que les cyclones tropicaux doivent être étudiés en relation avec le bassin océanique dans lequel ils se développent. Les bassins des hémisphères nord et sud affichent des structures thermiques différentes avec des tempêtes atteignant des altitudes plus élevées dans l'hémisphère sud. L'anomalie de température au-dessus du sommet des nuages de cyclones tropicaux, quant à elle, devient positive dans les bassins océaniques de l'hémisphère nord. La raison de ce réchauffement gênant du sommet du nuage de tempête n'est pas évidente et fera l'objet de recherches ultérieures à la fin du projet CONSYDER. Un ensemble de données de mesures de radio-occultation co-situées avec des cyclones tropicaux a été compilé avant la fin du projet. Les observations par GPS étant réparties uniformément autour du globe, l'ensemble de données est adapté pour l'étude d'évènements extrêmes même dans des zones éloignées. CONSYDER a également prouvé que la technique développée pour détecter les sommets des nuages des systèmes convectifs et des cyclones tropicaux pouvait être également utilisée pour détecter et surveiller des sommets de nuages volcaniques ainsi que leur structure interne. Les nuages de cendres volcaniques et les nuages de SO2 ont des impacts différents sur la structure thermique atmosphérique. Les résultats ont révélé une signature de réchauffement claire des nuages de SO2 après l'éruption du Nabro et une signature de refroidissement du nuage de cendre suivant l'éruption du Puyehue. L'évolution des cyclones tropicaux et des nuages d'éruption, le cycle de vie des systèmes convectifs profonds et les paramètres environnementaux associés analysés par le projet CONSYDER offrent un cadre de comparaison avec les simulations modèles. En plus du diagnostic des mécanismes sous-jacents, les résultats du projet fournissent un guide de paramétrage des processus convectifs dans des modèles climatiques mondiaux.
Mots‑clés
Systèmes convectifs profonds, modèles de climat mondial, CONSYDER, satellites GPS, radio-occultation, cyclones tropicaux, bassin océanique, éruptions volcaniques, nuages volcaniques
