Validation tridimensionnelle des nuages simulés par le GCM ARPEGE à l'aide des réflectivités radar du satellite CloudSat et des observations du lidar du satellite CALIPSO

L’amélioration de la représentation des nuages est une priorité dans les modèles de climat où les rétroactions nuageuses constituent la plus grande source d’incertitude en termes de précipitation et de variabilité climatique [Bony et Dufresne, 2008]. C’est également important dans les modèles utilisés pour la prévision numérique du temps (PNT) afin d’améliorer la prévision du temps sensible. Les instruments actifs (lidar et radar) embarqués à bord des satellites CALIPSO et CloudSat permettent l’observation d’un profil complet des nuages à partir de la surface jusqu’à la basse stratosphère avec un haute résolution verticale. L'objectif de ce travail est d'exploiter les mesures de ces deux instruments afin d'évaluer la représentation tridimensionnelle des nuages dans les modèles de prévisions et de climat. Cette évaluation est conduite dans le cadre des projets EUCLIPSE (EUropean CLoud Intercomparison Process Study and Evaluation, 2009-2011) au niveau européen et DEPHY (Développement et Evaluation Physique des modèles atmosphériques) au niveau français. Une méthode originale pour effectuer cette évaluation à l’échelle globale consiste à utiliser dans les modèles des simulateurs d'observables. L'objectif de ces simulateurs est, à partir des champs du modèle, de recalculer des observations synthétiques directement comparables aux mesures effectuées par les satellites. Dans le cadre du projet CFMIP (Cloud Feedback Model Intercomparison Project), le module COSP (CFMIP Observations Simulator Package) a été développé. Ce module inclut en particulier le simulateur de mesure du radar CLOUDSAT et le simulateur de mesure du lidar CALIPSO. L’utilisation de paramètres géophysiques obtenus par inversion des observations satellitaires est une méthodologie également souvent utilisée pour la validation des nuages. Celle-ci nécessite toutefois des informations complémentaires (propriétés radiatives des nuages, paramètres météorologiques ...) dont l’influence n’est pas facile à prendre en compte dans l’utilisation des paramètres géophysiques inversés et qui ne sont pas forcément cohérentes avec les diverses formulations existant dans les modèles numériques. Dans le cadre d’une comparaison dans l’espace des observations, l’ensemble des hypothèses est regroupé dans le calcul des observations synthétiques facilitant ainsi la mise en cohérence du modèle et du simulateur, ainsi que la réalisation d’études de sensibilité aux diverses hypothèses.