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1 CNRM-GAME - Groupe d-étude de l-atmosphère météorologique

Abstract : Anthropogenic aerosols may have a noticeable impact on the life cycle of boundary layer clouds, via their effects on radiation and precipitation efficiency. It is however difficult to document such impacts from observations. The interactions between aerosol particles and the dynamics of boundary layer cloud systems typically marine stratocumulus have therefore been explored with high resolution numerical models LES, that now include detailed parameterizations of turbulence, radiative transfer and microphysics. In this study, the focus is on the coupling between aerosol impacts on cloud microphysics and the diurnal cycle of stratocumulus clouds. LES simulations of a 36 hours cycle are performed with aerosol concentrations typical of pristine and polluted air masses, successively. Although the simulations start from the same initial state, they rapidly diverge. The increased concentration of cloud condensation nuclei yields to an increased droplet concentration, a reduction of the droplet sizes and the inhibition of the droplet sedimentation and precipitation formation. The liquid water content at cloud top hence increases and the cloud top entrainment is strengthened. Moreover, the absorption of solar radiation at cloud base is no longer balanced by the droplet and drizzle evaporation, and the decoupling of the cloud layer is reinforced. Overall, the polluted cloud layer is better coupled during the night and more decoupled during the day than its pristine counterpart. Measurable signatures of these impacts are identified to help at designing observational studies of aerosol impacts on the dynamics on boundary layer clouds.

Résumé : L-aérosol anthropique peut affecter le cycle de vie des nuages de couche limite, en modifiant l-albédo du nuage et en inhibant la formation des précipitations. Cependant, il est difficile de quantifier ces impacts à partir d-observations. Les interactions aérosol-nuages de couche limite sont donc étudiées à l-aide des modèles numériques à résolution fine LES, qui disposent de paramétrisations détaillées de la turbulence, du transfert radiatif et de la microphysique nuageuse. Dans cette étude, nous examinons plus spécifiquement les impacts de l-aérosol sur le cycle diurne de stratocumulus marins. Des simulations LES d-un cycle de 36 heures sont réalisées pour des concentrations d-aérosol typiques de masses d-air pures et polluées. Partant d-un même état initial, les simulations divergent rapidement. L-augmentation de la concentration des noyaux de condensation nuageux conduit à une augmentation de la concentration des gouttelettes, à une diminution de leur diamètre, et ainsi à l-inhibition de leur sédimentation et de la précipitation de bruine. Le contenu en eau liquide au sommet nuage augmente et l-entraînement sommital est renforcé. De plus, l-absorption du rayonnement solaire à la base du nuage n-est plus compensée par l-évaporation de la bruine et le découplage de la couche nuageuse est renforcé. Dans l-ensemble, la couche limite polluée est mieux couplée la nuit et plus découplée le jour que la couche limite marine pure. Ces simulations permettent d-identifier des signatures mesurables de l-impact des aérosols sur la dynamique de la couche limite, et ainsi de mieux concevoir les expériences de terrain qui visent à quantifier ces impacts.

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Mots-clés : aérosol effet indirect simulations LES stratocumulus marins cycle diurne

keyword : aerosols indirect effect LES simulations marine stratocumulus diurnal cycle





Autor: Irina Sandu -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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