Contribution à l'étude du climat antarctique : variabilité de la fonte de surface par télédétection micro-onde entre 1979 et 1999 ; et paramétrisation de la couche limite atmosphérique stable

In the first part of this report, partial summer melting of antarctic snow, which significantly affects the microwave emissivity of the surface, is identified and counted over 18 years in the 20-year period 1980-1999. To process the satellite data, an algorithm that adapts to the spatial and interannual variability of the mean brightness temperature of snow was developped. The cumulated product of the surface area affected by melting and the duration of the melting event, called Cumulative Melting Surface (CMS), is one of the three melt indices defined and discussed here. On average over the last 20 years, the Antarctic CMS has decreased by 1.8 ± 1 % year-l, a result which is consistent with a mean January cooling of the continent, recently identified by others from infrared satellite data. In addition, the interannual signature of the Antarctic Oscillation (AO), and possibly of the Southern Oscillation (ENSO), are found in the melt indices. Atmospheric general circulation models (AG CM) are still insufficiently advanced to adequately describe ail polar climate charateristics. In particular, the surface energy balance, and consequently snow melt, is incorrectly simulated by the AGCM LMDz. To improve this, a non local parametrisation of surface turbulent fluxes in highly stable and long-lived boundary layers (typical of the long antarctic polar night) is tested. The parametrisation accounts for vertical propagation of gravit y waves from the free troposphere, creating intermittent turbulence in the stable layer. Despite a high interannual climatic variability, the surface temperature and wind speed are generally better simulated on the continent, but a decoupling between the surface and the first vertical level appears near Vostok.Dans une première partie de ce travail, la fonte estivale partielle de la neige antarctique, qui affecte fortement l'émissivité micro-onde de la surface, est identifiée et comptabilisée au cours de 18 années sur la période 1980-1999. Pour cela, un algorithme de traitement des données satellitales s'adaptant à la variabilité spatiale et inter-annuelle de la température de brillance moyenne de la neige a été développé. Le cumul du produit de la surface affectée par la fonte par la durée de la période de fonte , appelé Cumulative Melting Surface CMS), est un des 3 indices définis et discutés ici. En moyenne sur les 20 années, le CMS Antarctique a diminué de 1.8 ± 1 % an- l, résultat cohérent avec un refroidissement des températures moyennes du mois de janvier sur le continent, récemment identifié par d'autres à partir de mesures dans l'infra-rouge. De plus, les indices de fonte comportent les signatures inter-annuelles de l'Oscillation Antarctique (AO), et peut-être de l'Oscillation Sud El Nino (ENSO). Les modèles actuels de circulation générale de l'atmosphère (MCGA) prennent mal en compte certaines des caractéristiques du climat des zones polaires. Ainsi, la simulation du bilan d'énergie de surface, donc la fonte, par le MCGA LMDz est encore peu fiable. Afin d'améliorer ce point, nous avons testé une paramétrisation non-locale des flux turbulents de surface pour les couches limites très durables et très stables (typiques de la longue nuit polaire antarctique). Cette paramétrisation autorise la propagation verticale des ondes de gravité depuis la troposphère libre, et simule donc l'apparition de turbulence intermittente dans la couche stable. Malgré la forte variabilité climatique inter-annuelle, il semblerait que la température du sol et l'intensité du vent soient généralement mieux décrites à l'intérieur du continent, mais un problème de découplage entre le sol et le premier niveau vertical du modèle apparaît près de Vostok