Academic literature on the topic 'Nuages – Arctique'

Une étude paléoécologique des faunes fossiles des mers postglaciaires du Québec, en particulier des Mollusques, a permis de regrouper les espèces en communautés types. Celles-ci définissent une zonation littorale, avec des nuances des bassins septentrionaux aux bassins méridionaux souvent plus saumâtres. L’épibenthos sessile des rudites et aréno-rudites se caractérise par une communauté intertidale àMytilus edulis, suivie d'une communauté àHiatella arcticasubdivisée en deux sous-communautés. Dans les faciès plus fins (arénites et lutites), l’endoben-thos et l’épibenthos vagile regroupent les communautés de faible profondeur (IT-5 m) àMya arenariaet àMacoma balthica, suivies de la communauté àMacoma calcareasubdivisée en trois sous-communautés. Un statut particulier peut être conféré à la communauté àPortlandia arctica, surtout caractéristique des faciès glacio-marins argilo-silteux. Ces communautés se succédèrent souvent, dans un site déterminé, en fonction de la diminution de profondeur des bassins, liée au rajustement géoïdal post-glaciaire. Elles ne reflètent donc pas une évolution climatique générale, mais simplement l’évolution hydrologique accompagnant l’exondation de chacun des bassins. Exceptionnellement, on relève, au cours de l’Holocène, des incursions septentrionales d’espèces relativement thermophiles. Quoique plus tardif qu’aux basses latitudes, l’optimum climatique semble donc s’être marqué dans les milieux arctiques.

Les interactions des aérosols avec les nuages en Arctique peuvent avoir de fortes conséquences sur le forçage radiatif. Néanmoins cette interaction reste encore mal comprise. Dans cette étude nous utilisons les instruments satellitaires POLDER-3 & MODIS pour obtenir des informations sur les propriétés microphysiques des nuages que nous co-localisons temporellement et spatialement avec la concentration en monoxyde de carbone, traceur passif du contenu en aérosols, issue des modèles numériques GEOS-Chem et FLEXPART. Nous co-localisons également les données avec les réanalyses de ERA-Interim pour pouvoir contrôler les paramètres météorologiques tel que l’humidité spécifique et la stabilité de la basse troposphère. Afin d’étudier l'impact des panaches de pollution sur la microphysique des nuages, nous définissons le paramètre ACInet qui décrit l'interaction aérosol nuage. Nos résultats suggèrent que les parcelles d'air venant de feux de biomasses ont un effet limité sur la microphysique des nuages. Au contraire, l'effet des aérosols venant de sources anthropiques ont un effet proche d'un maximum théorique. Nous étudions alors l'impact de différents paramètres météorologiques sur l'ACInet. Nous avons également analysé l'impact des aérosols d'origine anthropiques sur la transition de phase liquide-glace des nuages. Nos résultats indiquent que le contenu en aérosols a un effet net de diminution de la température de transition de phase, ce qui est susceptible d'avoir de fortes conséquences sur la durée de vie des nuages
The Arctic region is warming particularly rapidly. The aerosol-cloud interaction (ACI) plays an important role on cloud radiative properties and climate change but aerosol impact on cloud microphysical parameters is still poorly understood.In this study we combine measurements from the satellite instruments POLDER-3 and MODIS to temporally and spatially co-localize cloud microphysical properties with carbon monoxide concentrations, passive tracer of aerosol content, from GEOS-Chem and FLEXPART. We also add ERA-I reanalysis of meteorological parameters to stratify meteorological parameters, such as specific humidity and lower tropospheric stability. Thus, observed differences in cloud-microphysical-parameters can be attributed to differences in aerosol content and not in meteorological parameters. We define a net ACI (ACInet) which can be interpreted as a measure of the sensitivity of a cloud at any given location to pollution plumes from distant sources. We study the impact of aerosols from anthropogenic and biomass-burning sources on liquid-cloud microphysical properties in Arctic, between 2005 and 2010, above ocean, and for different meteorological regimes. Our results suggest that the effect of biomass pollution plumes is smaller than the effect of anthropogenic pollution plumes. Meteorological parameters can significantly influence the ACI. We analyze the impact of anthropogenic aerosol on thermodynamic phase transition. The smaller the effective radius, the greater the supercooled temperature, whereas the greater the aerosol concentration, the smaller the supercooled temperature

Les mécanismes de formation des nuages de glace arctiques durant la nuit polaire sont encore mal définis en raison de l'absence d'observations et de l'éloignement de cette région. Pourtant, leur influence sur les conditions météorologiques et sur le climat dans l'hémisphère nord est d'une importance primordiale ; et les connaissances sur la modification de leurs propriétés, liées à des processus d'interaction aérosol-nuage, doivent être améliorées. Les fortes concentrations d'aérosols en Arctique durant la nuit polaire sont associées au transport des aérosols anthropiques des latitudes moyennes jusqu'au pôle Nord. Les observations et les modèles montrent que cela peut conduire à un transport important de particules d'aérosol acidifiées. Les mesures en laboratoire et in situ montrent qu'à basse température (< -30°C), le revêtement d'acide sur les noyaux glaçogènes (IN) peut réduire leurs propriétés de nucléation de la glace. Par conséquent, leur concentration est réduite dans ces régions entraînant une plus faible concentration de plus gros cristaux de glace en raison d'une diminution de la compétition pour une humidité disponible similaire. De nombreuses mesures de terrain et par télédétection par satellite (CloudSat et CALIPSO) révèlent l'existence de deux types de nuages de glace (TIC) en Arctique durant la nuit polaire. Les nuages de glace de type 1 (TIC-1) ne sont visibles que par le lidar tandis que les nuages de glace de type 2 (TIC-2) sont perçus à la fois par le lidar et le radar. Les TIC-2 sont divisés en TIC-2A et TIC-2B. Les TIC-2A sont recouverts d'une fine couche de petits cristaux de glace non-précipitant (invisible par le radar) (TIC-1), tandis que les TIC-2B ne le sont pas. Ils sont caractérisés par une faible concentration de gros cristaux de glace. On suppose que la microstructure des TIC-2B est liée à l'acidification des aérosols. Pour vérifier cette hypothèse, des études de cas et des approches statistiques ont été combinées afin d'analyser le transport des aérosols et les propriétés des nuages de glace en Arctique. La première partie de la thèse enquête sur les propriétés microphysiques des TIC-1/2A et TIC-2B, en analysant des mesures aéroportées et satellitaires de cas spécifiques observés durant la campagne de mesures ISDAC (Alaska, Avril 2008). Pour la première fois, les microstructures des TIC-1/2A et TIC-2B en Arctique sont comparées en utilisant les observations in-situ des nuages. (...) La deuxième partie de la thèse enquête sur l'origine des masses d'air formant deux cas spécifiques de TICs ISDAC : TIC-1/2A (1 Avril 2008) et TIC-2B (15 Avril 2008), en utilisant des outils de trajectoire et des données satellitaires.

L’étude de l’atmosphère arctique présente un intérêt scientifique grandissant, la température de sa surface augmentant deux à trois plus fois rapidement que dans le reste du monde. Par la modulation qu’ils exercent sur le rayonnement, les nuages apparaissent comme un élément crucial du bilan d’énergie du système océan-glace-atmosphère en Arctique. Pourtant, la formation et la persistance de ces nuages sont toujours mal représentées dans les modèles atmosphériques, de même que la couche limite où ils se forment et résident. Dans le cadre du projet innovant IAOOS, un système d’observation intégré à bord de bouées dérivant dans l’océan arctique a permis de collecter simultanément et en temps réel des informations relatives à l’état des couches supérieures de l’océan, de la basse atmosphère et de la glace de mer arctique. Une partie de ces observations a été effectué lors de la campagne de terrain N-ICE au nord du Svalbard en 2015. Les travaux menés dans le cadre de cette thèse visent à mieux quantifier les différents termes du bilan d’énergie à la surface dans des conditions environnementales et de surface variées et d’améliorer la représentation dans le modèle régional Polar-WRF des nuages dans la couche limite arctique
The study of the Arctic atmosphere is of growing scientific interest, as its surface temperature increases two to three times faster than in the rest of the world. Clouds are a key element in the energy balance of the ocean-ice atmosphere system in the Arctic because of the modulation they exert on the radiation. However, the formation and persistence of these clouds are still poorly represented in atmospheric models, as well as the boundary layer where they reside. A better understanding of the feedbacks between clouds and ice surfaces is crucial to analyze and predict the evolution of the Arctic climate. As part of the IAOOS project, an integrated observing system aboard buoys drifting in the Arctic Ocean collected simultaneous real-time information on the state of the upper ocean, the lower atmosphere and the Arctic sea ice. Part of these observations coincided with the N-ICE field campaign north of Svalbard in 2015. The work carried out in this thesis aims at better quantifying the different terms of the surface energy balance under various environmental and surface conditions and to improve the representation in the regional model Polar-WRF of clouds in the Arctic boundary layer

L'Arctique se réchauffe deux à trois fois plus vite que le reste de la Terre, et c'est donc une zone d'étude cruciale des sciences de l'atmosphère. Cette thèse a pour but d'étudier deux caractéristiques de la couche limite de l'Arctique (les nuages et les inversions de température en surface) et de déterminer leur impact sur le bilan d'énergie de surface en combinant observations et modélisation. Tout d'abord, une nouvelle statistique des caractéristiques nuageuses au-dessus de la banquise a été dérivée d'un ensemble de 1777 profils lidar obtenus au cours de la campagne Ice, Atmosphere, Ocean Observation Systems (IAOOS). Lors de cette campagne, les nuages étaient présents plus de 85% du temps de mai à octobre et l'épaisseur (optique et géométrique) des couches de nuages individuelles était maximale en octobre. Le forçage radiatif total des nuages en été a été était négatif pour les nuages optiquement minces, mais positif pour les nuages optiquement épais. Deuxièmement, l'impact des vitesses de vent sur le développement des inversions de température en surface en Arctique continental a été étudié. L'analyse des mesures de la campagne pré-ALPACA, qui a eu lieu à Fairbanks, Alaska, en hiver 2019, a montré qu'une circulation locale se renforce en conditions anticycloniques. Cet écoulement inhibe le développement de fortes inversions de température en alimentant la turbulence, même lorsque le refroidissement radiatif est très fort. La modélisation des inversions de température en conditions de ciel clair en lien avec la vitesse du vent a ensuite été étudiée, plus particulièrement en zones de couvert forestier. Un modèle analytique à deux couches de la couche de surface végétalisée a été développé. Ce modèle prévoit une diminution plus lente du gradient de température en fonction de la vitesse du vent par rapport à un modèle à une seul couche, et il est cohérent avec les observations menées à un site du réseau Ameriflux près de Fairbanks. En revanche, deux schémas de couche de surface de WRF se sont avérés imposer des limites excessives à la turbulence
The Arctic is warming at two to three times as fast as the rest of the Earth, and it is therefore a crucial area of study for atmospheric scientists. This thesis aimed to gain insight on two characteristics of the Arctic boundary-layer (clouds and surface based temperature inversions) and to determine their impact on the surface energy balance through a combination of novel measurements and modelling. First, a novel statistic of cloud frequency and characteristics over the Arctic sea-ice was derived from a set of 1777 lidar profiles obtained during the 5-year Ice, Atmosphere, Ocean Observation Systems (IAOOS) campaign. Clouds were found to occur more than 85% of the time from May to October and single cloud layers were optically and geometrically thickest in October. Total cloud radiative forcing over a typical summer cycle was estimated to be negative for optically thin clouds, but positive for optically thick clouds. Second, the impact of wind speeds on the development of surface-based temperature inversions (SBIs) in the continental Arctic was investigated. The analysis of measurements from the pre-ALPACA winter 2019 campaign that took place in Fairbanks, Alaska, showed that a local, likely topographically driven flow developed under anticyclonic conditions. This flow inhibited the development of strong SBIs by sustaining significant turbulence even under very strong radiative cooling. The modelling of clear-sky surface layer temperature inversions and their dependence on wind speed was then studied, with a focus on forest areas. A 2-layer analytical model of the vegetated surface layer was developed. This model exhibited a slower decrease of the SBI strength with wind speed compared to a 1-layer model, which was shown to be coherent with observations at an Ameriflux site close to Fairbanks. These models were then compared to two WRF surface layer schemes, which were found to place excessive limits on the turbulence, preventing the development of large temperature gradients

Dans le contexte actuel de changements climatiques, il est crucial d'approfondir nos connaissances des nuages de glace fins (TIC) et de leurs paramètres intensifs et extensifs. Les TICs peuvent avoir pour effet de refroidir ou de réchauffer le climat, en fonction de leurs paramètres météorologiques et microphysiques. Ainsi, l'épaisseur optique (COD) et la taille des particules sont essentiels pour pouvoir simuler les nuages de glace dans les modèles climatiques. L'objectif de notre recherche est d'évaluer le potentiel des mesures radiométriques infrarouge thermique (IRT) afin d'inverser le COD et le diamètre effectif (Deff ) des particules des nuages de glace en Arctique. Une étude de la sensibilité des mesures IRT aux paramètres d'études a permis de conclure que le COD engendre des fortes variations en termes de température de brillance alors que la taille entraîne des variations du second ordre. Nous avons également précisé la sensibilité de l'IRT à d'autres paramètres tels que le contenu en vapeur d'eau, l'altitude et l'épaisseur du nuage, la forme des particules et leur type de distribution. En s'appuyant sur la sensibilité de l'IRT aux paramètres d'études, nous avons développé une méthode d'inversion basée sur une méthode de recherche de concurrence entre les mesures radiométriques et des simulations réalisées par un modèle de transfert radiatif, pour lesquelles varient le COD ainsi que Deff. L'étape de validation s'effectue avec les résultats d'inversion du LIDAR et du RADAR présents sur le site d'étude. La méthode d'inversion et la validation ont été appliquées sur 100 cas de TICs observés à la station polaire d'Eureka, Nunavut, Canada (80 N, 86 W). Les résultats présentés montrent une bonne inversion du COD et ont permis d'effectuer une classification des TICs en termes de TIC1 (pour les cristaux de Deff< 30 microns) et de TIC2 (Deff> 30 microns et jusqu'à 300 microns). Nous avons également testé l'influence des divers paramètres sur les résultats de l'inversion. Les résultats de l'inversion ont permis de classifier les TICs durant deux hivers. Au terme de cette recherche, nous avons proposé des perspectives d'application de la méthode d'inversion en insistant sur les originalités de ce travail.

Le travail présenté dans ce document s'inscrit dans le contexte de la diminution de l'ozone stratosphérique observée en région polaire, encore mal quantifiée par les modèles. Dans ce contexte général, nous nous focalisons sur deux processus importants de la stratosphère polaire : l'étude des nuages stratosphériques polaires (PSC), et celle des interactions entre composés halogénés et composés azotés. Pour se faire, le modèle lagrangien MiPLaSMO a été développé. Il contient un module détaillé de PSC, un module de chimie et un module de trajectoire. Concernant les PSC, les théories récentes de formation des nuages concernant le seuil de surfusion des particules liquides et la congélation en glace ont été validées. Nous avons également confirmé la nécessité de prendre en compte des ondes de montagne pour interpréter les mesures microphysiques en Arctique. L'impact des PSC d'onde de montagne sur l'activation du chlore semble significative. Concernant l'étude des interactions entre composés halogénés et composés azotés, nous avons montré, pour tous les cas étudiés, une sous-estimation systématique de NO2 par le modèle. Parallèlement, un accord entre mesures et modélisation de OClO est observé en dessous de 21 km. Au-delà un accord est possible dans le vortex si l'on tient compte des incertitudes sur les réactions chimiques faisant intervenir les NOx. En outre, une grande sensibilité de OClO envers NO2 est mis en évidence, due à la réaction BrO + NO2. On montre que résoudre la sous-estimation de NO2 dans les modèles impliquerait une sous-estimation des composés halogénés actifs. Cela met en évidence que les interactions ClOx-NOx sont mal comprises. Un accord simultané de OClO et de NO2 est possible lorsque ces interactions n'ont pas lieu (situation dénoxifiée) ou si le brome est maintenu sous forme active quand le NO2 simulé est en accord avec la mesure. Ces résultats encouragent à effectuer d'autres mesures simultanées de Cly et de NOy.

La région arctique est particulièrement sensible au changement climatique. Aux latitudes polaires, les nuages arctiques ont un effet important sur le bilan radiatif à la surface. La première partie de ce travail est constitué de l’intercomparaison instrumentale au sol à la station PUY en Mai 2013. Les mesures ont montré une bonne corrélation entre les diamètres effectifs et les distributions en taille des gouttelettes d’eau obtenus par les instruments, mais avec des biais systématiques sur les concentrations. Ces biais ont été reliés à l’estimation du volume d’échantillonnage et nous avons donc proposé une méthode consistant à normaliser les données par rapport à un instrument qui réalise des mesures intégrées. D’autre part, le FSSP et le FM ont fait l’objet d’expériences visant à évaluer l’influence de l’angle de déviation par rapport au vent extérieur et de la vitesse du vent. La seconde partie de ce travail a pour objet la campagne de mesure qui s’est déroulée à la station du Mont-Zeppelin, Ny-Alesund, Svalbard, de Mars à Mai 2012 dans le cadre du projet CLIMSLIP. Une comparaison a été effectuée entre un cas « pollué », avec des masses d’air provenant d’Asie de l’Est et d’Europe, et un cas « propre », dont les sources d’aérosols sont majoritairement locales et ne dépassent pas l’Europe du Nord. Les résultats ont montré que le cas pollué possède des concentrations en BC, aérosols et gouttes plus élevées, un mode accumulation plus important, un diamètre de gouttes plus faible et une fraction d’activation plus élevée. Enfin, le premier et le second effet indirect des aérosols ont pu être quantifiés
The arctic region is especially sensitive to climate change. At high latitudes, arctic clouds have an important effect on the surface radiative budget. The first part of this work consists in a ground based cloud instrumentation intercomparison in the PUY station in May 2013. The measurements showed a good correlation between the effective diameters and the droplet size distributions obtained by the instruments, but with a systematical bias on the concentrations. These biases have been relied to the assessment of the sampling volume and we thus proposed a methodology to standardize the data according to an ensemble of particles probe. Moreover, the FSSP and the FM have been the subject of experiments to assess the influence of the deflection angle according to exterior wind and the wind speed. The second part of this work is about the measurement campaign at the Mount-Zeppelin station, Ny-Alesund, Svalbard, from March to May 2012 in the frame of the CLIMSLIP project. A comparison has been performed between a « polluted » case, with air masses coming from East Asia and Europe, and a « clean » case, where the aerosol sources are predominantly local and do not exceed the northern Europe. The results showed that the polluted case possessed higher concentrations in BC, aerosols and drops, an accumulation mode more important, weaker droplet diameters and higher activation fraction. Finally, the first and second aerosol indirect effects have been quantified

Afin de mieux comprendre les processus et les interactions entre l'atmosphère, la glace de mer et l'océan en arctique, un financement EQUIPEX a permis de développer et déployer le projet IAOOS (Ice-Atmosphere-Ocean-Observing-System) de réseau de bouées multi-instrumentées. Pour la partie atmosphère un LiDAR rétrodiffusion innovant a été développé pour répondre aux contraintes du projet et de l'environnement arctique. Un modèle analytique du rapport signal sur bruit en air clair a permis de préciser les paramètres clés de la conception. Des simulations numériques ont ensuite permis d'affiner les performances du système. Un prototype évolutif a été réalisé dans le planning serré de cet EQUIPEX, avant la mise en œuvre d'une première bouée complète au Pôle Nord en avril 2014, qui a fonctionné jusqu'en décembre 2014. Un second déploiement de deux bouées a ensuite été réalisé à l'occasion de la campagne N-ICE de janvier à juin 2015, dont l'une était équipée d'une version polarisée du LiDAR. Les deux campagnes ont permis d'obtenir des premières statistiques de la distribution des aérosols et des nuages en arctique central avec un système LiDAR autonome. Les premiers résultats montrent la présence de couches d'aérosols assez fréquentes au printemps dans la moyenne troposphère et des nuages bas très fréquents. Les mesures LiDAR ont été utilisées pour effectuer une estimation des flux infrarouge et visible descendants. Les résultats des deux premiers déploiements et les comparaisons avec des analyses et des sorties du modèle WRF fournissent des premiers éléments sur l'apport que pourra présenter ce réseau de bouées multi-instrumentées en région centrale arctique
To improve our knowledge of the processes and interactions which occur in Arctic between atmosphere, sea ice and ocean, an EQUIPEX funding was granted to the IAOOS project. This improvement will be reached by deploying a network of multi-instrumented buoys. For the atmospheric analyses an innovative backscattering LiDAR meeting with constraints of the project and arctic environment has been developed. An analytical model of signal to noise ratio in clear sky led to the instrumental key parameters, and numerical simulations helped in improving the system performances. An evolutive prototype has been realized within the tight planning of this EQUIPEX. The first whole equiped buoy was deployed close to the north pole in April 2014 and worked until the beginning of December 2014. A second deployment of two buoys, including a polarized version, was then realized within the N-ICE campaign from January to June 2015. These first campaigns gave first statistics of aerosols and clouds distribution in the central arctic region with an autonomous LiDAR. First results show frequent aerosols layers in mid-troposphere during spring, as well as a high occurence of very low clouds. LiDAR measurements were also used to estimate downwelling longwave and shortwave at surface. Results obtained from these first deployments and comparisons with analysis and outputs from the WRF model show a first overview of what can be expected from this network of multi-instrumented buoys in the central arctic region

Les nuages jouent un rôle important dans la régulation du bilan énergétique à la surface de la Terre. Par exemple, ils absorbent le rayonnement tellurique émis par la surface de la Terre et le réémettent vers la surface, réchauffant ainsi cette dernière. Ce réchauffement peut être quantifié au travers de l’effet radiatif des nuages (Cloud Radiative Effect (CRE)) infrarouge (LongWave (LW)) à la surface. Cependant, il n’est pas bien connu en tout point du globe et sa variabilité instantané et interdécennale est mal connue. En effet, il dépend fortement de la distribution verticale des nuages qui n’est pas bien restitué à l’échelle globale. Dans cette thèse, nous proposons de restituer le CRE LW à la surface sur 13 ans (2008 − 2020) sur tout le globe en utilisant les observations du lidar Cloud–Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO). A partir de calculs de transfert radiatif 1D, nous établissons des paramétrisations linéaires entre le CRE LW à la surface et des propriétés nuageuses dont l’altitude des nuages. En combinant les paramétrisations avec les observations nuages, nous restituons le CRE LW à la surface, à l’échelle mensuelle (2° × 2°) et instantané à la pleine résolution horizontale de CALIPSO (90 m/330 m). Nous avons trouvé que les nuages réchauffent la surface de 27.0 W/m2 sur la période 2008−2020 à l’échelle globale. Le CRE LW à la surface est particulièrement important dans les régions polaires, où les nuages peuvent avoir un effet sur la fonte des glaces. En colocalisant instantanément le CRE LW à la surface et les observations de la banquise dans les régions où la concentration de la banquise Arctique varie, nous avons montré que les grandes valeurs du CRE LW à la surface (> 80 W/m2 ) sont beaucoup plus fréquentes au-dessus des océans ouverts que de la banquise en fin d’automne. Nos résultats suggèrent que les nuages peuvent retarder la reconstruction de la banquise plus tard dans la saison
Clouds play an important role in regulating Earth’s energy budget at the surface. For example, clouds absorb thermal radiation emitted by Earth’s surface and reemit it toward the surface and warming the surface. This can be quantified through surface LongWave (LW) Cloud Radiative Effect (CRE). However, surface LW CRE on a global scale is not well retrieved and its instantaneous and interdecadal variability is poorly known. Indeed, it depends highly on vertical cloud distribution, which is poorly documented globally. In this thesis, we propose to retrieve the surface LW CRE over 13 years (2008 − 2020) at a global scale using Cloud–Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO) spaceborne lidar observations. From 1D radiative transfer computations, we establish linear parametrizations between surface LW CRE and cloud properties including cloud altitude. Combining the parametrizations with the cloud observations, we derive two datasets of surface LW CRE, at monthly–2° × 2° gridded scale and instantaneously at full CALIPSO horizontal resolution (90 m cross-track; 330 m along orbit-track). We found that clouds warm the surface by 27.0 W/m2 over the 2008 − 2020 time period at a global scale. Surface LW CRE is particularly important in polar regions such that clouds may have an effect on ice melting. By instantaneously co-locating surface cloud warming and sea ice observations in regions where sea ice varies, we showed that large surface cloud warming values (> 80 W/m2 ) are much more frequent over open water than over sea ice during late Fall. Our results suggest that clouds may delay sea ice freeze-up later into the Fall

Afin de mieux comprendre les processus et les interactions entre l'atmosphère, la glace de mer et l'océan en arctique, un financement EQUIPEX a permis de développer et déployer le projet IAOOS (Ice-Atmosphere-Ocean-Observing-System) de réseau de bouées multi-instrumentées. Pour la partie atmosphère un LiDAR rétrodiffusion innovant a été développé pour répondre aux contraintes du projet et de l'environnement arctique. Un modèle analytique du rapport signal sur bruit en air clair a permis de préciser les paramètres clés de la conception. Des simulations numériques ont ensuite permis d'affiner les performances du système. Un prototype évolutif a été réalisé dans le planning serré de cet EQUIPEX, avant la mise en œuvre d'une première bouée complète au Pôle Nord en avril 2014, qui a fonctionné jusqu'en décembre 2014. Un second déploiement de deux bouées a ensuite été réalisé à l'occasion de la campagne N-ICE de janvier à juin 2015, dont l'une était équipée d'une version polarisée du LiDAR. Les deux campagnes ont permis d'obtenir des premières statistiques de la distribution des aérosols et des nuages en arctique central avec un système LiDAR autonome. Les premiers résultats montrent la présence de couches d'aérosols assez fréquentes au printemps dans la moyenne troposphère et des nuages bas très fréquents. Les mesures LiDAR ont été utilisées pour effectuer une estimation des flux infrarouge et visible descendants. Les résultats des deux premiers déploiements et les comparaisons avec des analyses et des sorties du modèle WRF fournissent des premiers éléments sur l'apport que pourra présenter ce réseau de bouées multi-instrumentées en région centrale arctique
To improve our knowledge of the processes and interactions which occur in Arctic between atmosphere, sea ice and ocean, an EQUIPEX funding was granted to the IAOOS project. This improvement will be reached by deploying a network of multi-instrumented buoys. For the atmospheric analyses an innovative backscattering LiDAR meeting with constraints of the project and arctic environment has been developed. An analytical model of signal to noise ratio in clear sky led to the instrumental key parameters, and numerical simulations helped in improving the system performances. An evolutive prototype has been realized within the tight planning of this EQUIPEX. The first whole equiped buoy was deployed close to the north pole in April 2014 and worked until the beginning of December 2014. A second deployment of two buoys, including a polarized version, was then realized within the N-ICE campaign from January to June 2015. These first campaigns gave first statistics of aerosols and clouds distribution in the central arctic region with an autonomous LiDAR. First results show frequent aerosols layers in mid-troposphere during spring, as well as a high occurence of very low clouds. LiDAR measurements were also used to estimate downwelling longwave and shortwave at surface. Results obtained from these first deployments and comparisons with analysis and outputs from the WRF model show a first overview of what can be expected from this network of multi-instrumented buoys in the central arctic region

Le changement climatique contemporain s’illustre par des évolutions thermiques et pluviométriques, dont les tendances ne sont ni linéaires dans le temps, ni uniformes sur le plan spatial. Au-delà des logiques générales des lois physiques qui régissent la machine climatique à l’échelle globale, des nuances régionales et locales, notamment en Arctique, illustrent l’importance de facteurs géographiques comme l’albédo.