Observational study of land-surface-cloud-atmosphere coupling on daily timescales.

Betts, A.K., Desjardins, R.L., Beljaars, A.C.M., et Tawfik, A. (2015). « Observational study of land-surface-cloud-atmosphere coupling on daily timescales. », Frontiers in Earth Science, 3(Article 13), p. 1-18. doi : 10.3389/feart.2015.00013  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Notre objectif est de fournir un cadre de référence observationnel pour l’évaluation des paramétrisations de la couche de surface et de la couche limite utilisées dans les modèles à grande échelle, au moyen du remarquable ensemble de données horaires à long terme des Prairies canadiennes. Premièrement, nous avons utilisé les données de courte et de grande longueur d’onde de la station du réseau de référence pour la mesure du rayonnement en surface (réseau BSRN pour Baseline Surface Radiation Network) située à Bratt’s Lake (Saskatchewan), et les flux radiatifs par ciel clair issus de l’ERA-Interim, pour montrer le couplage entre le cycle diurne de la température et de l’humidité relative et l’albédo réel des nuages et le flux net de grande longueur d’onde. Ensuite, nous avons étalonné les observations de nuages opaques effectuées à proximité de Regina (Saskatchewan) en termes de flux radiatifs du réseau BSRN. Nous avons constaté que, pendant la saison chaude, il est possible de déterminer l’albédo réel des nuages comme étant de ±0,08 à partir des nuages opaques de jour et le rayonnement net de grandes longueurs d’onde comme étant de ±8 W/m2 à partir de l’humidité relative et de la couverture nuageuse opaque moyennes quotidiennes. Cela nous permet d’étendre notre analyse aux données d’observations horaires, couvrant une période de 55 ans, sur la couverture nuageuse opaque, la température, l’humidité relative et les précipitations quotidiennes provenant de 11 stations climatologiques partout dans les Prairies canadiennes. Nous avons montré le couplage surface terrestre­atmosphère à l’échelle quotidienne, en été, par la stratification des données des Prairies selon la couverture nuageuse opaque, l’humidité relative, le vent en surface, l’asymétrie des nuages jour­nuit et les anomalies de précipitations pondérées mensuellement. Les ajustements de régression linéaire multiple reliant les principales variables climatiques diurnes, la plage des températures diurnes, l’humidité relative en après­midi et le niveau de condensation par ascendance à la vitesse du vent, aux anomalies des précipitations et au flux net de grande longueur d’onde moyens à l’échelle quotidienne, ont des valeurs R2 entre 0,61 et 0,69. Ces ajustements constitueront un guide utile pour l’évaluation du système entièrement couplé dans les modèles.

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