Thèse Étude de la Variabilité des Propriétés Nuageuses à Partir des Mesures Spatiales de Télédétection d'Earthcare Évaluation des Produits Satellitaires et Analyse de Différents Types de Nuages da H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Clermont Auvergne École doctorale : Sciences Fondamentales Laboratoire de recherche : Laboratoire de Météorologie Physique Direction de la thèse : OLIVIER JOURDAN ORCID 0000000308903784 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-25T23:59:59 Malgré des améliorations significatives depuis plusieurs années, la représentation des nuages dans les modèles climatiques reste encore perfectible. En effet, les paramétrisations des processus nuageux intégrées dans ces modèles induisent des incertitudes encore importantes sur l'impact radiatif des nuages et sur les rétroactions associées. Il est donc essentiel de mieux caractériser les propriétés nuageuses (phase, taille et nombre des hydrométéores...) à différentes échelles afin d'améliorer leur représentation et leur prévision dans les modèles.

Parmi les techniques de mesure, la télédétection active et en particulier, l'exploitation de la synergie lidar/radar, permet de fournir des information sur la structure verticale des nuages. Depuis l'espace, des observations sur la quasi-totalité de la planète deviennent possible qui permettent de réaliser des études à long terme sur l'évolution des propriétés nuageuses. C'est par exemple ce qu'ont permis, pour la première fois, les observations combinées du lidar CALIOP et du radar CPR à bord de l'A-Train, de 2006 à 2023.

Dans la continuité de l'A-Train, la mission EarthCare (ESA/JAXA) a permis de mettre en orbite, depuis 2024, un lidar à haute résolution spectrale (HRS) et un radar Doppler. Ces deux technologies, pour la première fois dans l'espace sur la même plateforme satellite, rendent possible une meilleure restitution des propriétés nuageuses, avec en particulier l'accès aux vitesses verticales des hydrométéores. Cependant, l'accès aux propriétés nuageuses (phase thermodynamique, nombre, taille, forme et vitesse des hydrométéores) depuis les mesures radar et lidar est indirect et nécessite des algorithmes d'inversion, prenant en compte certaines hypothèses. Ces méthodes de restitution et les produits qui en résultent doivent être évalués. Pour cela, une méthodes consiste à comparer les produits de restitution avec d'autres observations (sol, aéroportées) colocalisées. Dans ce cadre, le LaMP a récemment participé à des campagnes de mesures aéroportées (NAWDIC, POST-MAESTRO...) au cours desquelles des mesures in situ à haute résolution ont été réalisées sous la trace du satellite EarthCARE. De plus, de nombreuses stations au sol proposent des mesures en continu qui permettent une comparaison avec les mesures spatiales.

Le travail de thèse consistera tout d'abord à évaluer les produits nuages restitués à partir des observations du lidar ATLID et du radar CPR de EarthCARE par comparaisons directes avec des mesures aéroportées disponibles au LaMP (en s'appuyant sur la méthodologie présentée dans Mioche et Jourdan 2018), mais aussi avec des mesures au sol. Il s'agira d'évaluer la détection de la phase du nuage, ses contenus en glace et en eau et ses propriétés optiques, ainsi que la discrimination nuage/précipitations.

Une deuxième partie de la thèse consistera en utiliser les produits EarthCARE pour analyser la variabilité spatio-temporelle des propriétés des nuages à l'échelle régionale en lien avec les conditions météorologiques dans la continuité des travaux actuels de A. Dziduch (Dziduch et al. 2026). Le doctorant se focalisera en particulier sur des régions spécifiques des moyennes latitudes (Atlantique Nord) et aux hautes latitudes (Arctique européen) pour étudier l'impact des conditions environnementales sur la distribution verticale des hydrométéores. Cette thèse permettra également de consolider les collaborations avec les laboratoires parisiens du LATMOS (équipe RALI) et du LMD qui ont assuré la coordination scientifique des campagnes aéroportées. Malgré des améliorations significatives depuis plusieurs années, la représentation des nuages dans les modèles climatiques reste encore perfectible. En effet, les paramétrisations des processus nuageux intégrées dans ces modèles induisent des incertitudes encore importantes sur l'impact radiatif des nuages et sur les rétroactions associées. Il est donc essentiel de mieux caractériser les propriétés nuageuses (phase, taille et nombre des hydrométéores...) à différentes échelles afin d'améliorer leur représentation et leur prévision dans les modèles.

Parmi les techniques de mesure, la télédétection active et en particulier, l'exploitation de la synergie lidar/radar, permet de fournir des information sur la structure verticale des nuages. Depuis l'espace, des observations sur la quasi-totalité de la planète deviennent possible qui permettent de réaliser des études à long terme sur l'évolution des propriétés nuageuses. C'est par exemple ce qu'ont permis, pour la première fois, les observations combinées du lidar CALIOP et du radar CPR à bord de l'A-Train, de 2006 à 2023.

Dans la continuité de l'A-Train, la mission EarthCare (ESA/JAXA) a permis de mettre en orbite, depuis 2024, un lidar à haute résolution spectrale (HRS) et un radar Doppler. Ces deux technologies, pour la première fois dans l'espace sur la même plateforme satellite, rendent possible une meilleure restitution des propriétés nuageuses, avec en particulier l'accès aux vitesses verticales des hydrométéores. Cependant, l'accès aux propriétés nuageuses (phase thermodynamique, nombre, taille, forme et vitesse des hydrométéores) depuis les mesures radar et lidar est indirect et nécessite des algorithmes d'inversion, prenant en compte certaines hypothèses. Ces méthodes de restitution et les produits qui en résultent doivent être évalués. Pour cela, une méthodes consiste à comparer les produits de restitution avec d'autres observations (sol, aéroportées) colocalisées. Dans ce cadre, le LaMP a récemment participé à des campagnes de mesures aéroportées (NAWDIC, POST-MAESTRO...) au cours desquelles des mesures in situ à haute résolution ont été réalisées sous la trace du satellite EarthCARE. De plus, de nombreuses stations au sol proposent des mesures en continu qui permettent une comparaison avec les mesures spatiales. Caractériser la variabilité spatiale et temporelle des propriétés microphysiques des nuages pour comprendre les relations entre les conditions environnementales et les propriétés nuageuses à plus petite échelle Analyse de données, analyse statistique et étude de la météorologie

Master ou équivalent en sciences atmosphériques ou en télédétection
Bonnes connaissances en programmation