Microphysique et dynamique avec RALI

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Microphysique et dynamique avec RALI
Réunion CALIPSO, 30/04/03

• Alain Protat

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Le projet RALI (CETP / LMD / SA / DT-INSU)
Combinaison dun radar 95 GHz bi-faisceaux
Doppler et dun lidar rétrodiffusion à deux l sur
la même plate-forme aéroportée (et version sol)
Démonstrateur du tandem CALIPSO / CloudSat
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Développement instrumental de RALI (2002-2004)
Objectif Charge utile aéroportée
pour contribuer à la validation de
Calipso/CloudSat Nouveau système dacquisition
pour le radar et le lidar Le Radar Nuage (RASTA)
Etude dun nouveau système dantennes
Permettant de balayer dans les 2 positions
(option 6 positions) Le Nouveau Lidar (LNG)
Remplacement de LEANDRE 1 High Spectral
Resolution (Mach-Zehnder Interferometer) Intégrat
ion dans Falcon 20 / ATR42 en visées nadir et/ou
zénith
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Résumé des travaux méthodologiques en cours
Développement de méthodes de restitution de
- Facteur de forme des cristaux à partir de la
dépolarisation lidar (LMD) - Orientation des
cristaux à partir dun lidar à balayage (LMD)
- Taille des cristaux et du contenu en glace à
partir de RALI (CETP/SA) - Vitesse de
sédimentation à partir du radar Doppler (CETP)
- Vitesse verticale de lair à partir du radar
Doppler (CETP) - Paramétrisations dynamique /
microphysique pour modèles (CETP) Simulations de
champ de vent pour évaluer le balayage discret de
RASTA
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Rayon effectif / IWC / LWC Radar-Lidar (CETP)
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Rayon effectif / IWC méthode analytique (SA)
Algorithme radar-lidar simplifié pour application
opérationnelle
EFFECTIVE DIAMETER Deh(µ)Z/a1/(p1) ICE/WATER
CONTENT
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Dynamique vent 2D et vitesse de sédimentation
I - Champ de (V//, Vtw, Z)
II - Relations Vt-Z
Ice -1/0.2 ms-1
Rain -5 ms-1
III- Champ de (V//, Vt, w, Z)
Autres champs obtenus divergence, dV///dz,
dV///dx, dw/dx, dw/dz. NB pas une
description 3D. Proposition de modifs RASTA
(balayage discret 6 positions)
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Paramétrisations dynamique/microF pour modèles
Vt a IWC b
Vt
Vt c Re d
IWC
Vt e Dm f
Re
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Objectifs scientifiques pour AMMA

• Ici  Cirrus  débris des lignes de grains /
  MCS tropicaux
• Documenter ces cirrus et les processus associés
  avec RALI
• Contenus en eau, rayon effectif, sédimentation,
  forçage,
• Evolution temporelle de ces quantités taux de
  dissipation des débris
• Processus de changement de phase
  (condensation/évaporation)
• Interactions avec basse stratosphère par
  transfert de vapeur deau (SCOUT)
• Estimer la partie  nuage  du bilan deau à
  différentes échelles en combinant observations
  RALI à échelle fine, mesures satellitales, et
  modélisation mésoéchelle (proposition V. Giraud)
• Valider mesures et produits de lA. Train
  (CALIPSO / CloudSat)

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Bilans deau à différentes échelles
Méthodologie
I - Equations de conservation de leau
NB il faut accéder aux champs 3D de (u,v,w)
, qc , qp, qv , Vt
II - Bilan deau intégré (à mésoéchelle, pour
lAfrique de lOuest) E C FQW
FQE FQS FQN FQz0 FQz1 avec
Qi Qc, Qv, et Vj u,v,w
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Processus et bilans à différentes échelles
Stratégie

• Documenter les propriétés nuageuses, les
  processus et les bilans
• dans une zone laboratoire à laide des
  observations RALI (in situ ?)
• Comparer dans cette zone laboratoire avec
  produits satellites (Claudia ?
• POLDER ? Autres ?). Eventuellement améliorer
  ces produits satellites avec
• la documentation des propriétés nuageuses
  par RALI.
• Réaliser des simulations numériques guidées par
  les observations RALI
• dans la zone laboratoire (voir
  proposition V. Giraud)
• Après validation des produits satellites,
  étendre les résultats à plus grande
• échelle à laide des observations
  satellitales et/ou à partir de modélisation

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Campagne de validation CALIPSO avec RALI Aéroporté

• Principe général Volonté de valider les mesures
  CALIOP sur plusieurs types de nuages, dans des
  situations géographiques et de forçage variées
• Validation proposée en deux phases
• Dans les quatre mois après le lancement, vols
  RALI en France
• (ou Europe du Nord) dédiés à la validation des
  niveaux 1b et 2 CALIPSO
• Cloud Mask, lidar backscatter, lidar extinction,
  Phase nuageuse,
• Ice/Liquid Water content and Path, Effective
  radius
• New research products (dynamics,
  parameterizations, fluxes )
• - Dans la période étendue de 18 mois
  participation à des campagnes scientifiques dans
  des lieux géographiques complémentaires (AMMA ?)

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Campagne de validation CALIPSO avec RALI Aéroporté
Quels avions pour la validation ? Pour simuler
les observations CALIOP il faut voler au dessus
du nuage et tirer vers le bas avec RALI. Pour les
vols dédiés en Europe le Falcon 20 est lavion
idéal, mais Il faut également un avion avec
mesures in-situ pour valider les restitutions
RALI et/ ou améliorer ces restitutions (ex
nuages mixtes). Pour tous types de nuages sauf
cirrus RALI dans Falcon 20 et mesures in-situ
dans ATR-42 (proposition à discuter avec
JFG) Pour cirrus vols RALI dans Falcon 20 pour
validation niveau 1b CALIOP (sans mesures
in-situ) et vols coordonnés RALI dans ATR-42
mesures in-situ dans Falcon 20 (proposition à
discuter avec JFG)