TTL-Xing — La Couche de la Tropopause Tropicale pendant la mousson d'Asie: transport et composition

La région de la tropopause tropicale (TTL=Tropopause TropicaL Layer) est la région de l’atmosphère entre 30°S and 30°N qui est limitée en dessous par la troposphère tropicale dominée par la convection et au dessus par l’écoulement quasi-horizontal dans la stratosphère régulée par la circulation de Brewer-Dobson. La TTL est la porte d’entrée de la stratosphère qui contrôle sa composition. Elle est traversée par l’air frais monté de la surface par la convection, transportant la pollution anthropogénique. En raison de ce rôle et de l’effet radiatif des cirrus qui la remplissent et qui régulent la convection dans les plus basses couches, la TTL est un composant clé du système climatique. Pendant l’été, la TTL est principalement sous l’influence de la mousson d’Asie dont l’étage supérieur est dominé par un anticyclone de grande échelle s’étendant de l’est de l’Asie à la mer Méditerranée. Cette circulation d’altitude ventile la convection et redistribue l’air ascendant. Depuis une quinzaine d’années une couche d’aérosols (ATAL=Asian Tropopause Aerosol Layer), récemment découverte, s’est développée vers 16 km d’altitude à l’intérieur de l’anticyclone de mousson et est attribuée à l’augmentation de la pollution au niveau du sol en Asie. En raison du manque d’observations dans le passé, on connaît encore très mal l’impact de la mousson sur la TTL, la distribution des sources au sol, les propriétés de transport dans la TTL et la dynamique des couches d’aérosols et de cirrus dans TTL. En particulier, la connaissance de l’ATAL repose sur très peu d’observations. Une grande quantité d’observations nouvelles sont ou seront cependant bientôt disponibles due à une nouvelle génération d’instruments en orbite et une série de campagnes en Asie basées sur des collaborations internationales. En particulier, la campagne du projet européen StratoClim, à l’été 2017, va apporter pour la toute première fois des mesures aéroportées in situ au cœur de la TTL de la mousson d’Asie et de l’ATAL. Le but fondamental du projet est de comprendre comment le changement climatique affecte les caractéristiques de la TTL (cirrus, transfert radiatif et composition de l’air qui entre dans la stratosphère) pendant la mousson d’Asie et quelles sont les rétroactions sur le climat. Les questions qui se présentent pour atteindre ce but sont (i) la description des nuages d’altitude et de leur detrainement (ii) les processus aux différentes échelles qui régulent le transport, la distribution des cirrus et des aérosols, (iii) l’impact radiatif des nuages, en particulier les cirrus fins, et des aérosol dans la région de mousson, (iv) la pleine utilisation des données disponibles. Une question immédiate et urgente est de comprendre le changement de composition manifesté par l’ATAL, d’en déterminer les propriétés chimiques et physiques, de comprendre et surveiller les sources et précurseurs et de déterminer son impact chimique et radiatif. Ces questions seront traitées par une série coordonnée de tâches. Des données multi-satellites seront analysées pour déterminer les propriétés des nuages hauts et des aérosols. Les données de campagne seront exploitées par modélisation lagrangienne pour lier les mesures aux sources et à l’histoire des parcelles d’air. De nouvelles observations par instruments légers sous ballons et à partir des lidars du réseau NDACC seront ajoutées. Un modèle avec représentation complète de la chimie sera utilisé pour comprendre l’ATAL et évalué par comparaison aux observations (in situ et satellite) . Après avoir validé ces approches, des climatologies des sources et des chemins de transport seront produites et des projections climatiques seront estimées. Le projet sera conduit par une équipe rassemblant la meilleure expertise et entraînée à travailler ensemble. Il constitue une opportunité unique de faire le meilleur usage des observations les plus récentes et de produire des avancées majeures sur un problème clé du climat.