Soutenance

L'Antarctique est un immense continent constitué de glace. Cette région reste à ce jour l'une des contrées les plus méconnues de notre planète Terre. On y retrouve près de 90% de l'eau douce globale, et dans la réalité actuelle du réchauffement climatique, ce réservoir, que l'on pensait figé jusque là, est menacé. Cependant, faute d'observations fiables ou de modèles climatiques performants, il est difficile jusqu'à présent de savoir quelle évolution l'Antarctique va avoir dans les décennies à venir. En effet, si des études prédisent une importante fonte de glace à l'Ouest, d'autres études prédisent une accumulation de neige à la surface de sa région Est. Il est difficile de savoir lequel de ces deux processus prime sur l'autre, et dans quel sens.

Le satellite CloudSat est le seul outil d'étude des précipitations disponible à l'échelle du continent. Cependant, les incertitudes sur ses mesures étaient importantes. À l'aide des instruments radars précisément calibrés qui sont déployés sur la station côtière de Dumont d'Urville et sur la station continentale de Princesse Elisabeth, nous avons comparé des observations de précipitations simultanément observées depuis la surface et depuis l'espace. La comparaison de ces observations entre les deux jeux de données a permis de valider les mesures de précipitations du satellite en ré-évaluant une incertitude sur la mesure -- initialement comprise entre 150 et 250% -- à moins de 24%.

Dans un second temps, à partir des quatre années d'observation continue de précipitations effectuées par CloudSat, nous avons développé la première climatologie tri-dimensionnelle et indépendante de tout modèle des chutes de neige en Antarctique. La comparaison de ce jeu de données avec des taux de précipitations théoriques calculés à partir du soulèvement forcé d'une masse d'air le long d'une pente topographique montre que les chutes de neige semblent contrôlées au premier ordre par l'advection à large échelle et l'ascendance forcée des flux humides à l'encontre de la topographie de la calotte.

Nous avons comparé ce jeu de données au modèle de climat global LMDz afin d'évaluer la capacité de ce dernier à représenter les précipitations au-dessus de l'Antarctique. À l'aide de plusieurs configurations de simulations, nous avons identifié des biais dynamiques, chauds et humides ainsi que des biais dans les advections d'humidité du modèle. Nous avons exploré des solutions pour réduire ces biais, comme l'utilisation du guidage des champs dynamiques ou la sensibilité des paramètres microphysiques des précipitations. Finalement un guidage dynamique et un réglage numérique réduisant la dissipation du modèle LMDz sur les perturbations diabatiques permettent de simuler des précipitations en accord avec les différentes observations disponibles.