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Rétroactions nuageuses et surfaces glacées
au pôle nord
Adrien Lacour
LMD
Encadrants : Hélène Chepfer
Vincent Noël
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Questions scientifiques
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● 
Comprendre la variabilité naturelle des phénomènes
atmosphériques en arctique.
Relier la fonte des glaces, les paramètres atmosphériques
(pression, vent, température), et la circulation océanique entre
eux.
Déterminer la réponse et les impacts des nuages de cette
région sur ces paramètres.
Identifier la part du forçage anthropique sur ces paramètres et
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donc sur les nuages en arctique.
Démarche
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● 
Compréhension générale de la circulation arctique et des
mécanismes en jeux.
Mise en évidence d’années exceptionnelles
Etude de la variation des paramètres nuageux et
atmosphériques sur ces années.
Données utilisées:
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Calipso-GOCCP
● 
Réanalyses ERA-Interim
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Plan
● 
Variabilité du climat arctique
● 
Anomalies de flux pendant les années chaudes
● 
Quelques résultats
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Un peu de géographie…
Mer de Laptev 5
Variabilité saisonnière du climat arctique
ICE Figure 1. Concentration en glace en arctique en janvier-maiseptembre
CLOUD Figure 2. Couverture nuageuse totale en arctique en janvier-mai-septembre
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Variabilité inter-annuel du climat arctique
Superficie de la banquise :
● 
o 
Années avec anomalies négative
o 
Années avec anomalies positive
Figure 1. Superficie de la banquise depuis 1979 jusqu’à
2009 (données NSIDC)
Figure 2. Cartes d ’anomalie de concentration en
glace pour les années à faible et à forte valeurs
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de superficie de banquise. ([1] Kapsch et al)
Variabilité inter-annuelle du climat arctique
Historique de la superficie de la banquise depuis 2003 (ou 2006 dépend
des données)
● 
Figure 1. Superficie de la banquise depuis 2003 (Sedlar
et al)
Choix d’une zone d’étude: 150°W-105°E 74°-82° N
● 
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Variabilité inter-annuelle du climat arctique
● 
Choix d’une zone d’étude: 150°W-105°E 74°-82° N
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Variabilité du climat arctique
● 
Lien entre les paramètres
Banquise (superﬁcie) Nuages Circula8on océanique (sst) Circula8on atmosphérique (vent, pression, température) 10
Mécanismes en jeux pendant les années avec
une faible surface de banquise
● 
Flux d'énergies :
𝐹↓𝑠𝑟𝑓 =𝑆𝑊𝑁+𝐿𝑊𝑁+𝑆𝐻
+𝐿𝐻 𝐹↓𝑠𝑟𝑓 = Bilan d’énergie à la 𝑆𝑊𝑁=𝑆𝑊𝑆𝐷−𝑆𝑊𝑆𝑈
𝑆𝑊𝑁= Net Short-‐wave Radiation
𝐿𝑊𝑁=𝐿𝑊𝑆𝐷−LWSU
𝐿𝑊𝑁= Net Long-‐wave Radiation
𝑆𝐻=𝑆𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 ℎ𝑒𝑎𝑡
𝑆𝐻= Sensible Heat
𝐿𝐻=𝐿𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡 ℎ𝑒𝑎𝑡
𝐿𝐻= Latent Heat
surface
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Flux d'énergies dans la région mer de Laptev – mer de Beaufort:
augmenta8on de l’anomalie de vapeur d’eau atmosphérique et du contenu en eau des nuages. Surplus de rayonnement grande longueur d’onde et de ﬂux turbulents (LWN + SH + LH) + 2 W.m-‐2 Ini8a8on de la fonte des glaces à la mi-‐mai Diminu8on de l’albedo Surplus de rayonnement pe8te longueur d’onde non reﬂété par la glace (SW) +1 W.m-‐2 𝐹↓𝑠𝑟𝑓 ≈+3 𝑊.𝑚↑−2 𝐹↓𝑠𝑟𝑓 =𝑆𝑊𝑁+𝐿𝑊𝑁+𝑆𝐻+𝐿𝐻 Figure 1. Anomalies sur une année dans la
région Laptev-Beaufort (Kapsch et al [1])
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Flux d'énergies dans la région mer de Laptev – mer des Beaufort :
● 
Origine des nuages?
● 
● 
L’anomalie apparaît avant la fonte
des glaces.
Transport d’énergie latente.
Figure 1. Anomalies sur une année dans la
région Laptev-Beaufort (Kapsch et al [1])
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Flux d'énergies dans la région mer de Laptev – mer de Beaufort:
● 
Origine des nuages?
● 
● 
● 
Transport d’énergie latente.
Période juillet-octobre:
● 
● 
● 
● 
L’anomalie apparaît avant la fonte
des glaces.
Maximum de vapeur d’eau atteint
en septembre.
Formation de nouveaux nuages liée
à la fonte des glaces
Effet retard dans la formations des
nuages.
Choix de la période d’étude
Figure 1. Anomalies sur une année dans la
région Laptev-Beaufort (Kapsch et al [1])
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Remarque sur les données Calipso
•  ShiR de calipso en 2007 •  Données prisent entre 2008 et 2012 •  Données 2006-‐2007 prisent en comptes séparément 15
Circulation générale
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Janvier:
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● 
ICE Nuage présent uniquement
au dessus de la mer du
Groenland.
Mai:
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● 
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Forte superficie de la
banquise.
CLOUD Début de la fonte des glaces.
Augmentation de la
couverture nuageuse
Septembre:
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Couverture nuageuse
maximale.
Formation de nuages au
dessus des eaux libres.
SST Janvier Mai Septembre 16
Circulation générale : profils nuageux
Jan Mai Sept ● 
● 
Janvier:
● 
Nuages bas uniquement au dessus de la mer du Groenland.
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Nuages haut du Groenland jusqu’au début de la mer de Laptev
Mai:
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● 
Forte couverture nuageuse sur toute les mer
Septembre
● 
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Région Laptev-Beaufort toujours recouverte par des nuages bas.
Au dessus de la mer du Groenland nuages dans les basse et moyennes
couches.
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Circulation générale : Intensité des vents
verticaux
● 
● 
Démarcations entre le Groenland, la mer du Groenland et la
région Laptev-Beaufort.
Fort mouvement descendant d’air au dessus du Groenland.
(0,5 Pa/s environs)
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Conclusions
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Formations des nuages:
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Au début de la fonte des glaces.
● 
Suite à la fonte des glaces.
Cas spécifiques:
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Année 2007
o 
Anomalie nuageuse négative au dessus de la mer de Beaufort. (Kay et al)
o 
Anomalie positive des radiations LWD en condition de ciel clair. (Sedlar et al)
Année 2012:
o 
Nouveau record.
o 
Mécanismes identiques ou non?
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Merci de votre attention
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Sources
[1] Springtime atmospheric energy transport and the
control
of Arctic summer sea-ice extent. (Kapsch et
al)
[2] Clear-sky thermodynamic and radiative anomalies
over a
sea ice sensitive region of the arctic. (Sedlar
et al)
[3] The contribution of cloud and radiation anomalies to
the 2007 Arctic sea ice extent minimum. (Kay et al)
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