Missions

Le Laboratoire de Météorologie Physique (LaMP) de l’Université de Clermont Auvergne (UCA) propose un contrat post-doctoral de 24 mois pour contribuer aux activités de modélisation prévues dans le cadre du projet ANR (MPC)² (Microphysical Process Characterization of Mixed Phase Clouds in the European Arctic). Nous serions particulièrement intéressés par un jeune chercheur ou chercheuse disposant d’une bonne expérience en modélisation microphysique et dynamique des nuages.

Activités

Les nuages bas en phase mixte (MPCs) sont omniprésents en Arctique et peuvent persister pendant plusieurs jours. Ils sont la plupart du temps constitués d’une couche supérieure de gouttelettes d’eau surfondue où les cristaux de glace se forment puis précipitent dans les couches inférieures. Ils jouent un rôle primordial sur le bilan radiatif en Arctique avec un effet annuel net de réchauffement de la surface. Le cycle de vie de ces nuages est régi par un complexe entrelacs de rétroactions et d’interactions intervenant à différentes échelles entre des processus dynamiques, radiatifs et microphysiques avec des conditions environnementales à plus grande échelle. Ces interactions restent encore très mal représentées dans la plupart des modèles. La persistance des MPCs est particulièrement sensible à la distribution spatiale des gouttelettes d’eau et des cristaux et à leur interaction. Par exemple, une surestimation de la concentration de cristaux de glace prédite par les modèles conduit à une sous-estimation du contenu eau et à une rapide glaciation et dissipation du nuage. Les exercices d’inter-comparaisons de modèles montrent qu’il existe encore de grandes différences entre les valeurs de contenus en eau, de contenu en glace et surtout de concentration de cristaux de glace simulées par les différents types de modèles. Il semble donc nécessaire de parfaire notre compréhension des processus de formation des cristaux de glace et ainsi que les mécanismes d’interactions avec la phase liquide dans les nuages en phase mixte. L’un des objectif du projet (MPC)² est justement d’identifier les mécanismes physiques qui pourraient être améliorés dans les modèles afin de mieux représenter la partition de phase observée dans les MPCs. Une des hypothèses avancées serait que les disparités entre les propriétés microphysiques des nuages simulées par les modèles régionaux proviendraient d’une mauvaise représentation des interactions aérosols-nuages mais aussi des fluctuations à petite échelle des propriétés thermodynamiques qui impactent non linéairement les caractéristiques microphysiques des MPCs.

Les activités de recherche du candidat ou de la candidate auront pour objectif de comprendre comment les mécanismes de formation et de croissance des cristaux ainsi que les hétérogénéités thermodynamiques (à une échelle de l’ordre d’une dizaine de mètre) influencent la distribution spatiale des propriétés des cristaux et des gouttelettes à l’échelle kilométrique. Pour cela, il pourrait s’appuyer sur les analyses en cours des observations aéroportées réalisées lors de 4 campagnes de mesures (ACLOUD, AFLUX, MOSAiC-ACA, HALO-(AC)³). Il s’agira dans un premier temps de caractériser la variabilité à petite échelle, de l’humidité, de la température et de la vitesse verticale ainsi que des propriétés microphysiques dans les couches nuageuses en phase mixte. Des analyses statistiques des distributions horizontales et verticales de ces propriétés permettront de contraindre les simulations numériques des champs dynamiques pour des cas typiques de MPCs. Dans un deuxième temps, il étudiera l’impact des hétérogénéités thermodynamiques sur les propriétés microphysiques. Des simulations à l’aide d’un module de microphysique détaillée dans un environnement dynamique réaliste devront être mise en œuvre pour comprendre comment les fluctuations thermodynamiques locales influencent le partitionnement de phase, les spectres dimensionnels des hydrométéores ainsi que les propriétés microphysiques moyennées à l’échelle du kilomètre. Enfin, la dernière étape consistera à développer des paramétrisations du nombre de cristaux, des fractions d’eau surfondue et de glace en fonction des propriétés thermodynamiques moyennes et de leur variance pour l’utilisation dans des modèles à microphysique « bulk ». Les outils envisagés pour mener à bien cette étude sont le modèle à microphysique détaillée DESCAM et le modèle physico-stochastique 3DCLOUD développés au LaMP. Mais si le candidat dispose d’une expérience sur l’utilisation de modèles de type LES (Large Eddy Simulations) alors sa candidature sera, bien évidemment, considérée avec intérêt.

Compétences

- Doctorat en sciences atmosphériques avec un bon bagage en météorologie et modélisation
- Expérience dans l’utilisation de modèles de nuages (dynamique, microphysique et rayonnement)
- Compétences dans l’analyse de données et l’utilisation de langage de programmations (Fortran, Python ou Matlab)
- Capacité à travailler en équipe et à communiquer en Anglais ou en Français.

Contexte de travail

Ce contrat post-doctoral de 2 ans se déroulera au sein de l’équipe microphysique des nuages et des précipitations constituée d’enseignants chercheurs et de doctorants travaillant dans les locaux du LaMP à Clermont-Ferrand. Le laboratoire est reconnu pour son expertise dans le domaine des sciences atmosphériques et en particulier en microphysique des nuages. La personne recrutée interagira principalement avec Marie Monier et Frédéric Szczap mais collaborera aussi avec les membres du projets (MPC)2 du LaMP, du LATMOS, du LOA et du LMD. Des interactions avec les instituts allemands du projet (AC)3 seront également envisagées (IGM de l’Université de Cologne, LIM de l’Université de Leipzig ainsi que le DLR).

Contraintes et risques

Pas de contraintes particulières mais des déplacements dans les laboratoires associés au projet sont à prévoir.

Informations complémentaires

Financement ANR PRC MPC2