ÉTUDE DE L’AUGMENTATION DES PRÉCIPITATIONS EXTRÊMES AVEC LA TEMPÉRATURE DE SURFACE DES OCÉANS TROPICAUX : OBSERVATIONS SATELLITES ET SIMULATIONS HAUTE RÉSOLUTION IDÉALISÉES

– Victorien De Meyer, CNRS, Toulouse –

Résumé :

Le réchauffement climatique perturbe le cycle hydrologique dont certaines caractéristiques sont amenées à changer avec l’augmentation de la température globale. La capacité de l’atmosphère à contenir de la vapeur d’eau est dictée par la relation de Clausius-Clapeyron (CC), qui suggère une augmentation de 6~7 % de l’humidité spécifique par degré de réchauffement. Ce surplus d’humidité représente un réservoir supplémentaire permettant d’alimenter les évènements précipitants. Des développements théoriques ont permis de relier l’intensité des précipitations extrêmes au contenu en humidité, dont l’augmentation devrait ainsi suivre le taux de CC. A des échelles accumulées, la quantification de la sensibilité des précipitations extrêmes tropicales à la température de surface est néanmoins incertaine, mais l’essor des mesures satellites permet de proposer une alternative cohérente aux réseaux peu denses d’observations in-situ des tropiques. L’objectif de cette thèse est de quantifier la sensibilité des précipitations extrêmes tropicales à la température de surface aux échelles accumulées et de comprendre les processus à l’origine de cette sensibilité. L’attention est portée sur les océans tropicaux qui permettent de s’affranchir des processus complexes associés aux surfaces continentales. La sensibilité des précipitations extrêmes à la température de surface des océans tropicaux est quantifiée à l’échelle 1°/1-jour à l’aide d’un ensemble de produits satellites de précipitation et de SST. Un régime de température au sein duquel les précipitations extrêmes augmentent à un taux proche de CC est mis en évidence. Afin de consolider la compréhension de cette sensibilité à 1°/1-jour, le bilan d’énergie statique sèche est revisité mais ne permet de dégager une explication physique simple du taux d’augmentation. Une approche théorique alternative est proposée et fait intervenir la sensibilité de la fraction précipitante au sein du domaine dans la sensibilité des précipitations extrêmes. A l’aide de produits satellites de précipitation haute résolution, il est montré que le changement de la fraction précipitante au sein des points de grille 1°/1-jour pilote le changement des précipitations extrêmes. Dans le but de mieux comprendre les processus à l’origine de la relation entre la sensibilité de la fraction précipitante et des précipitations extrêmes pour lesquels les développements théoriques sont limités, deux pistes sont explorées. Dans un premier temps, des simulations idéalisées issues d’un modèle à convection profonde résolue sont utilisées. Cependant, la réponse des précipitations extrêmes à un réchauffement dans ces simulations est supérieure au taux de CC et dépend de la résolution spatio-temporelle considérée. La fraction précipitante au sein des points de grille est particulièrement faible et son augmentation avec la température n’explique pas à elle seule l’augmentation des précipitations extrêmes. Dans un second temps, le rôle des systèmes convectifs de méso-échelle (MCS) dans la sensibilité des précipitations extrêmes est étudiée à l’aide d’un algorithme de suivi de MCS appliqué à des observations satellites. La diminution de la vitesse moyenne de propagation des MCS associés aux points de grille avec une précipitation extrême est mise en évidence et peut permettre d’expliquer l’augmentation de la nébulosité froide des points de grille, et par extension celle de la fraction précipitante. Il est également montré que la configuration idéalisée des simulations utilisées ne permet pas de représenter correctement la propagation des MCS et questionne la pertinence de ces simulations pour étudier les processus associés au scaling. D’autres simulations plus réalistes pourraient permettre de représenter plus fidèlement l’organisation de la convection méso-échelle et ainsi d’explorer la distribution verticale des variables physiques issues des développements analytiques.

Jury :

• M. Rémy ROCA – Directeur de thèse
• M. Fabio D’ANDREA – Rapporteur
• M. Jérôme VIALARD – Rapporteur
• M. Théo VISCHEL – Examinateur
• Mme Caroline MULLER – Examinateur
• Mme Hélène BROGNIEZ – Examinateur

Lien Zoom :

https://cnrs.zoom.us/j/97001303728?pwd=L2p6QnA0MDhoWkNINU10TWpWd2RwUT09