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Precipitation forecasts over the Continental US from three numerical weather prediction systems, the 4-km resolution, Storm Scale Ensemble Prediction System (SSEF), the 15-km resolution Global Environmental Multiscale (GEM) model and the 28-km resolution Weather Research and Forecasting (WRF) model, are compared and validated against radar observations for 24 precipitation cases between 16 April and 06 June 2008. The diversity of these systems allows the discussion of several issues: the representation of the diurnal cycle of precipitation in Numerical Weather Prediction (NWP) models, the importance of horizontal resolution for forecast accuracy, the effect of radar data assimilation and the advantage of performing ensemble forecasts rather than less costly, deterministic forecasts. The investigation is carried out through the analysis of statistical measures, skill scores and time-longitude diagrams of precipitation fields. An interesting finding of this study is that, during the study period, the diurnal variability of precipitation was influenced by a combination of weak thermal forcing and strong synoptic forcing, resulting in large scale precipitation systems consistent in terms of initiation timing and propagation characteristics. In addition, the radar observations showed much more consistency than the model forecasts. It is likely that timing and positioning errors led to larger spread of forecasted precipitation coverage and intensity throughout the time-longitude domain. None of the analysis presented here proved the superiority of the 4-km resolution models over the 15-km resolution GEM. It was however determined that radar data assimilation and ensemble prediction added value to the forecasts, mainly through the reduction of positional errors. / L'objectif de cette étude est l'évaluation des prévisions de précipitations aux États-Unis effectuées par trois systèmes de prévision numérique par rapport aux observations radars pour 24 jours entre le 16 avril et le 6 juin 2008. L'intérêt principal est de déterminer l'habileté des systèmes de prévision de reproduire le cycle diurne de précipitations. Les différences entre ces systèmes nous permettent d'apprécier l'importance de la résolution horizontale du modèle, de la prévision probabiliste et de l'assimilation des données radar. L'étude est effectuée par l'analyse des mesures statistiques et des diagrammes temps-longitude des champs de précipitations. Un résultat intéressant de ce travail est que, lors de la période d'étude, la variabilité diurne de précipitations a été influencée par une certaine combinaison des forçages synoptiques et thermiques. Donc, la plupart des systèmes observés ont les mêmes propriétés au niveau de l'initiation et de la propagation. D'ailleurs, les prévisions numériques n'ont pas réussi à reproduire ces propriétés. La variabilité observée dans les systèmes de précipitations générés par les modèles est possiblement causée par des erreurs de phase.L'analyse présentée dans ce mémoire ne démontre pas la supériorité des prévisions de précipitations à petite échelle. Cependant, l'assimilation des données radars et la prévision d'ensemble contribuent à l'amélioration des prévisions de précipitations.

A new tool for the Lagrangian diagnosis of stratosphere-troposphere exchange (STE) was developed for Environment Canada and became operational in July 2010, providing unique, high-resolution daily forecasts of STE over the globe. This thesis offers a comprehensive validation of these STE forecasts in the context of an ozonesonde balloon campaign conducted at three locations in Eastern Canada from 12 July to 4 August 2010. The STE forecasts are calculated using a Lagrangian kinematic trajectory methodology based on the high-resolution global GEM model forecasts at Environment Canada. Both observations and the STE forecasts during this period showed much larger frequency of stratospheric air intrusions deep into the troposphere at all locations compared to past studies. The STE dataset compares reasonably well with the observations above 500 hPa, yet is found to underestimate the frequency of events reaching below 700 hPa level. Sources of error can possibly be introduced by (1) errors in the 6-day global GEM forecasts, (2) errors in the identification of air with stratospheric origin in observations, and/or (3) the lack of convective and turbulent mixing representation in the trajectory model. Despite these large sources of errors, the STE forecasts turn out to be one of the best datasets available for the STE studies, being useful to estimate the currently controversial STE contribution to the tropospheric ozone budget in the free troposphere as well as in the boundary layer. / Un nouvel outil de diagnostic d'échange stratosphère-troposphère (STE) a été développé pour Environment Canada et est devenu opérationnel en Juillet 2010, fournissant des prévisions quotidiennes de haute résolution à l'échelle globale. Cette thèse offre une validation complète des prévisions STE dans le contexte d'une campagne de ballons-sondes mesurant l'ozone, conduite à trois localisations dans l'Est du Canada du 12 Juillet au 4 Août 2010. Les prévisions STE sont calculées avec une méthode cinématique de trajectoires Lagrangiennes basée sur la sortie du modèle global à haute résolution GEM d'Environment Canada. Les observations et résultats du modèle montrent une fréquence d'intrusions profondes d'air stratosphérique bien plus grande que dans les études précédentes. Les données STE correspondent relativement bien aux observations au dessus de 500 hPa, mais elles sous-estiment la fréquence des évènements attaignant 700 hPa. Les sources d'erreurs sont possiblement: (1) des erreurs dans la prévision de GEM, (2) des erreurs dans l'identification de parcelle d'air d'origine stratosphérique et/ou (3) le manque de convection et de turbulence dans le modèle de trajectoire. Malgré ces sources d'erreurs, les données d'intrusions s'avèrent être une des meilleures sources disponible pour, entre autres, estimer la présente et controversée contribution stratosphérique au budget total d'ozone de la troposphère.

Droughts can have a deleterious impact on many aspects of the environment and society. Severe drought can evoke catastrophic effects, degrading the success of numerous socioeconomic activities including agriculture and agri-food, hydro-electric power generation, and water resource management. The period from 2001 to 2002 was one such drought, which caused unprecedented loss on the Western Canadian Prairies, and had an economic impact felt on the national scale. In this study, the recent drought was characterized with respect to precipitation on a small scale at three sites: Calgary, Edmonton and Saskatoon. Climatologically, precipitation events of low daily accumulation (=10 mm day-1), called "light events", were found to be an important moisture source, accounting for a majority of the total accumulation at all three locations. During the recent drought, these low daily-accumulation events continued to occur, and in fact, contributed a higher proportion to the total precipitation amount due to the lack of heavy precipitation events. Using archived radar data, precipitation events were classified into three cases: convective, stratiform, and virga. The composite dynamic forcings for these three types of events were found to be distinct. Additionally, on a small scale, the surface wind analysis for cases of precipitation and of virga showed distinctions in wind direction, and a relation to topography was evident, especially at the Alberta locations. / La sécheresse peut avoir un impact désastreux sur l'environnement et la société. Une sécheresse importante peut provoquer des conséquences catastrophiques sur différentes activités socioéconomiques comme l'agriculture et l'agroalimentaire, la production hydroélectrique et la gestion des volumes d'eau. Une telle sécheresse a sévit entre 2001 et 2002 dans les prairies canadiennes où des pertes sans précédent ont affectées l'économie à la grandeur du pays. La présente étude caractérise les précipitations à petite échelle à trois endroits : Calgary, Edmonton et Saskatoon. Climatologiquement, les journées présentant de faible précipitation (= 10 mm jour -1) ont été identifiées comme une source importante de mouillure correspondant à la majorité de l'accumulation totale pour chacun des trois sites. Durant cette récente période de sécheresse, de faibles précipitations quotidiennes étaient toujours présentes, en fait, elles contribuaient à une plus grande proportion des précipitations totales en raison de l'absence de précipitations importantes. Les donnés radar archivées des précipitations furent classifiées en trois catégories : précipitation convective, précipitation stratiforme et virga. Des conditions atmosphériques caractéristiques étaient associées à chacun des types de précipitations. De plus, les dynamiques des forces composites se sont révélées distinctes. Aussi, à petite échelle, l'analyse des vents de surface lors des précipitations et virga a démontré des distinctions au niveau de la direction des vents ainsi qu'une relation évidente avec le relief topographique, particulièrement en Alberta.

As expressions of regional architecture built to last, sacred Gothic structures often possess several adaptations to their prevailing climate regime. However, the late medieval period in Europe is also marked by a transition to cooler and likely cloudier conditions. It is within the context of this climate change that we consider one of the most important considerations in Gothic churches—interior daylighting—during the transition from the Medieval Warm Period to the Little Ice Age. This thesis seeks to determine whether increasingly cloudy conditions over northern continental Europe may have influenced the use of more white glass in the Fourteenth century. With primary illuminance and luminance data collected in Europe, the results indicate that full-colour programs appear to perform best under sunny conditions, whereas later, white-dominated programs provide similar illumination under cloudy conditions. However, this high-translucency glazing is associated with limited lighting gains and major aesthetic drawbacks under sunny conditions. / Etant donné que les cathédrales gothiques ont été construites pour durer, plusieurs adaptations aux climats regionaux y ont été apportées. Cependant, la fin du Moyen Âge fut marquée par un changement climatique vers des conditions plus froides et probablement plus nuageuses en Europe du nord continentale. C'est donc dans ce contexte que nous cherchons à comprendre l'un des éléments les plus importants de l'architecture gothique—éclairage naturel intérieur—durant la transition entre la période chaude médiévale et le petit âge glaciaire. En particulier, cette thèse voudrait évaluer la relation entre l'utilisation de plus en plus fréquente du vitrail blanc durant le XIVème siècle d'un côté et le changement climatique d'un autre côté. Avec des données d'éclairement lumineux et de luminance lumineuse collectées dans plusieurs cathédrales en Europe, les résultats indiquent que les vitraux plein-colorés éclairent mieux l'interieur durant les journées ensoleillées. D'autre part, les vitraux incolorés du XIVème siècle fournissent un éclairage similaire durant les journées nuageuses, toutefois ils ne présentent que peu d'avantages dans des conditions plus ensoleillées, de plus l'utilisation du vitrail plus transparent produit des effets négatifs sur le plan esthétique.

The most common way to perform measurements with a weather radar is to have its antenna perform a complete rotation on itself at a number of elevations between 0 and 30◦. This scheme maximizes horizontal coverage, but it neglects a large conical volume above the radar, sometimes called the cone of silence. Here, we propose a 'Total' scanning strategy where the full volume surrounding a radar is being covered. / After a throughout review of assimilation methods, different applications of performing measurements at both high elevation and vertical incidence are demonstrated. Examples of time-height plots of vertical reflectivity, Doppler velocity, horizontal winds and divergence are shown. An attempt is made at vertical wind retrieval using a combination of Doppler velocity and differential reflectivity (ZDR). The calibration of ZDR and azimuthal ground echo contamination are also being shown. / The proposed scanning strategy can be applied to acquire additional information on weather systems passing over the radar site by adding to the common volume scans the advantages of vertically pointing radars and wind profilers. In the context of radar data assimilation into numerical models and/or analysis the proposed scanning strategy adds additional information without sacrificing time resolution if the time gained by eliminating scans of highly correlated data is used to fill the cone of silence. / La façon la plus conventionnelle d'utiliser un radar météo consiste a faire tourner l'antenne sur elle-même tout en pointant a un nombre prédéfini d'élévations entre 0 et 30◦. Si cette m ́ethode maximise la couverture horizontale, un considérable volume conique au dessus du radar se trouve négligé. Ici, nous proposons une stratégie de balayage 'Totale' où des mesures sont prises dans la totalité du volume entourant le radar. / Nous démontrons comment cette m ́ethode s'inscrit dans le cadre d'utilisation des données radar à des fins d'assimilation. Suite à une revue compète de l'évolution de ces techniques, nous faisons la démonstration de quelques unes des applications rendues possible par des mesures verticales et à hautes élévations. Des exemples de profils verticaux de réflectivité, de vitesse Doppler, de vents horizontaux et de divergence sont donnés et une tentative de mesure de la composante verticale du vent à partir d'une relation entre la réflectivité différentielle (ZDR) et la vitesse Doppler est faite. La calibration de ZDR est effectuée a partir de mesures verticales et nous démontrons comment les échos de sol peuvent êtres identifiés par des anomalies azimutales des mesures radar. / Ces quelques produits démontrent le potentiel de cette nouvelle stratégie de balayage. Des idées pour de nouvelles applications et l'implémentation future de cette stratégie sont finalement présentées.

The aim of data assimilation is to find the optimal estimate of the state of the atmosphere at a given time using all the available observational data and the knowledge of the physical and dynamical laws that govern the system's motion. A variety of methods are used for this purpose, and most of them are based on statistical estimation theory, such as variational methods that are widely used in operational numerical weather prediction applications. Two forms can be used to solve the variational assimilation problem: the primal (3D/4D-Var) defined in the model space and the dual (3D/4D-PSAS) defined in the ``observation" space. Both variants are theoretically equivalent {\em at} convergence and in the linear case, are expected to have similar convergence properties. In this thesis, the equivalence is confirmed in an operational setting for the three and four dimensional cases, and the convergence properties are studied. While results at convergence confirm the theoretical equivalence, the convergence of the dual method exhibits a spurious behaviour at the beginning of the minimization which leads to less probable states than the background state, and it takes a number of iterations to retrieve states of comparable probability to that of the background state. This is worrisome since operational implementations can only afford a limited number of iterations. Investigation of this problem showed that it could be avoided by using a minimization scheme, such as the minimum residual (Minres) algorithm, that monotonically decreases the norm of the gradient instead of the functional itself. The iterates of a dual minimization with Minres lead to increasingly probable states. / A relationship is established showing that the primal functional is related to the value of the dual functional and the norm of its gradient. This holds for the incremental forms of both the three and four dimensional cases. / The intercomparison of the primal and dual forms is also examined in a two dimensional weak-constraint framework to account for model errors within the assimilation system. A dual form of the weak-constraint 4D-Var is formulated and results showed that both methods converge to the same solution and with similar convergence rates. As in the three and four dimensional cases, the dual algorithm is still sensitive to the choice of the minimization algorithm, and benefits from Minres properties to avoid the non-physical increments in the first iterations. / Singular vectors of primal and dual Hessians are used to improve the preconditioning of the minimization and to establish a connection between the Hessians which is key to cycling the dual Hessian to the next analysis window. / This holds also in the weak-constraint case and the significantly lower dimension of the control variable in the dual case may be beneficial then. This is an attractive proposition as the length of the assimilation window is extended. / L'objectif de l'assimilation de données est de trouver une estimation optimale de l'état de l'atmosphère à un moment donné en utilisant toute l'information disponible à travers et les observations et les connaissances sur les lois dynamiques et physiques qui gouvernent l'atmosphère. Différentes méthodes sont utilisées à cette fin, dont la majorité sont basées sur les principes de l'estimation statistique. Les méthodes variationnelles en sont un exemple et sont actuellement implémentées dans les grands centres de prévision numérique du temps. Deux formes peuvent être utilisées pour résoudre le problème d'assimilation variationnelle : la primale (3D/4D-Var) qui est définie dans l'espace du modèle et la duale (3D/4D-PSAS) qui est définie dans l'espace des observations. Les deux variantes sont en théorie équivalentes à la convergence et dans le cas linéaire, et sont supposées avoir un comportement de convergence similaire. Dans cette thèse, l'équivalence est confirmée dans un cadre opérationnel, et les propriétés de la convergence étudiées pour les cas tri- et quadri-dimensionnels (3D et 4D). / Alors que les résultats à la convergence confirment l'équivalence théorique, la convergence de la méthode duale présente un comportement étrange pendant les premières itérations de la minimisation, ce qui produit des états moins probables que l'ébauche et cela prend quelques iterations avant de retrouver des états dont la probabilité est comparable à celle de l'ébauche. Ce comportement est inquiétant puisque les implémentations opérationnelles ne peuvent se permettre qu'un nombre limité d'itérations. L'examen de ce problème a montré qu'il peut être évité en utilisant des schémas de minimisation tels que les méthodes à résidu minimum (Minres) qui réduisent monotoniquement la norme du gradient au lieu de la fonction objective elle même. Ainsi, les itérés de la minimisation duale avec Minres conduisent à des états de plus en plus probables. / Une relation est formulées montrant que la fonction primale est liée à la valeur de la fonction duale ainsi que celle de la norme de son gradient. Cela est valide pour les formes incrémentales dans les cas 3D et 4D. / Aussi, la comparaison entre les formes primale et duale a-t-elle été effectuée dans le cadre d'un système bi-dimensionnel en contrainte faible pour tenir compte des erreurs modèle dans le processus d'assimilation. Une forme duale du 4D-Var contrainte faible a été formulée et les résultats montrent que les deux méthodes convergent à la même solution et avec un taux de convergence similaire. Comme dans les autres cas précédents, l'algorithme dual est encore sensible au choix du minimiseur, et profite des propriétés de Minres pour éviter de produire des incréments non physiques pendant les premières itérations. / Les vecteurs singuliers des Hessiennes des méthodes primales et duales sont utilisés pour améliorer le pré-conditionnement de la minimisation et pour établir un lien entre les Hessiennes, ce qui s'avère être déterminant dans la solution de cyclage de la Hessienne duale à la fenêtre d'assimilation suivante. Cette propriété reste aussi valide dans le cas de la contrainte faible où la dimension réduite de la variable de contrôle dans le cas dual peut être bénéfique. Cela est d'autant plus intéressant que la fenêtre d'assimilation est appelée à s'élargir.

A new methodology employing artificial neural networks is used to project changes in North Atlantic tropical cyclone (TC) genesis potential (GP) and potential intensity (PI) in warming climate. The input data is from simulations of 5 climate models. Emanuel's revised Genesis Potential Index is used to measure the GP. Changes are identified in the 1st (P1) and 2nd (P2) half of the 21st century. The early and late summer GP decreases throughout the 21st century over most of the eastern half of the basin and increases off the east coast of USA and the north coast of Venezuela during P1. The peak summer GP over the region of frequent TC genesis is projected to decrease more substantially in P1 than in P2. PI changes are generally positive and more apparent over the western half of the basin. Vertical wind shear (850-200hPa), temperature (600hPa), and PI are the most important controls of TC genesis in the NAB under changing climate. / Nous présentons une nouvelle approche à base de réseaux de neurones artificiels pour étudier les changem ents que connaîtraient le potentiel de formation (PF) et l'intensité potentielle (IP) des cyclones tropicaux dans le Bassin de l'Atlantique Nord, dans un futur réchauffement climatique. Les données utilisées sont issues de simulations de 5 modèles climatiques. L'indice de Potentiel de Formation révisé par Emanuel est utilisé pour évaluer le PF des cyclones. Des changements sont identifiés pour la 1ère (P1) et 2ème (P2) moitié du 21ème siècle. Le PF en début et fin d'été diminue au cours du 21ème siècle sur la majeure partie de la moitié est du bassin, alors qu'il augmente au large de la côte est des États-Unis et au large de la côte nord du Venezuela pendant P1. Le point culminant du PF estival au-dessus de la région où génération de cyclones tropicaux est fréquente est projetée à diminuer plus nettement pendant P1 que P2. Les changements que connaîtrait l'IP sont généralement positifs et plus marqués sur la moitié ouest du bassin. Le cisaillement des vents verticaux (850-200hPa), la température (600hPa) et l'intensité potentielle sont, dans un contexte de changement climatique, les facteurs les plus importants dans la formation de cyclones tropicaux dans le Bassin de l'Atlantique Nord.

Marine stratocumulus clouds play a critical role in Earth's radiative balance primarily due to the role of their high albedo reflecting incoming solar radiation, causing a cooling effect, while weakly reflecting outgoing infrared radiation. Characterization of the 3-Dimensional (3D) structure of these cloud systems over scales of 20-40 km is required to accurately account for the role of cloud inhomogeneity and structure on their shortwave forcing and lifetime, which has important applications for Global Climate Models. For first time, such 3D measurements in clouds were made available from a scanning cloud radar during the U.S. Department of Energy (DOE) Atmospheric Radiation Measurement (ARM) program's Clouds, Aerosol, and Precipitation in the Marine Boundary Layer (CAP-MBL) field campaign in the Azores Islands. The scanning radar observations were complimented by a suite of zenith-pointing active and passive remote sensors that were deployed to provide a detailed description of marine stratus over a long-term observation period in the ideal marine environment commonly found at the Azores. The scanning cloud radar observations present a shift from a multi-instrument, vertically pointing 'soda-straw' observation technique to a radar-only, 'radar-centric' observation technique. The scanning radar observations were gridded using a nearest-neighbor type scheme devised to take the natural variability of the observed field into account. The ability of the scheme to capture primary cloud properties (cloud fraction, cloud boundaries, drizzle detection) was assessed using measurements from the vertically pointing sensors. Despite the great sensitivity of the scanning cloud radar (-42.5 dBZ at 1 km range), the drop in sensitivity with range resulted in an artificial thinning of clouds with range from the radar. Drizzle-free cloud structures were undetectable beyond 5 km from the radar. Cloud fields containing drizzle were generally detectable to ranges exceeding 10 km from the radar. Well-defined streaking patterns in the drizzle field (reflectivity greater than -15 dBZ) at cloud base were concluded to be concomitant with the formation of boundary layer rolls. Sounding data for these well-defined (unbroken) rolls revealed a mean sub-cloud layer wind exceeding 3.9 ms-1, sub-cloud layer shear exceeding 7.5 x 10-3 s-1, and a majority of streaks oriented within 20${\circ}$ of the mean sub-cloud layer wind, satisfying many boundary layer roll criteria proposed in past studies. Attempts to reconstruct the 3D cloud liquid water content and 2D column liquid water path across the scanning radar domain using Z (Reflectivity) vs. LWC (Liquid Water Content) regressions trained using the zenith measurements were proved ineffective due to the overall extent of drizzle at Graciosa, and errors associated with sensitivity loss at range. Despite some difficulties, the SWACR satisfied ARM metrics for success by proving effective at detecting weak clouds for extended time periods across a 10 km plane, and drizzle across a 20 km range, at high spatial resolutions. Difficulties in resolving accurate vertical velocity patterns also suggest the need for an adaptive sampling strategy to most effectively remove horizontal wind components. / Les nuages stratocumulus marins jouent un rôle essentiel dans l'équilibre radiatif de la Terre en raison, principalement, de leur albédo élevé réfléchissant le rayonnement solaire, provoquant un effet de refroidissement, tout en ayant peu d'effet thermique. La caractérisation de la structure tridimensionnelle (3D) de ces systèmes nuageux sur des échelles de 20-40 km est requise pour tenir compte, avec exactitude, du rôle de l'hétérogénéité et de la structure des nuages sur leur forçage dans les ondes courtes et leur cycle de vie, ce qui a des applications importantes pour les modèles climatiques globaux. Pour la première fois, de telles mesures 3D dans les nuages ont été rendues disponibles grâce à un radar de nuages à balayage (le SWACR) pendant la campagne de terrain dans les Açores « Clouds, Aerosol, and Precipitation in the Marine Boundary Layer » (CAP-MBL) du programme « Atmospheric Radiation Measurement » (ARM) du « Department of Energy » (DOE) américain. Les observations du radar à balayage ont été complémentées par une suite d'instruments de télédétection actifs et passifs pointant vers le zénith ayant été déployée pour fournir une description détaillée des stratus marins au cours d'une longue période d'observation dans l'environnement marin idéal couramment trouvé dans les Açores. Les observations du radar de nuages à balayage présentent le passage d'une technique d'observation « paille », utilisant plusieurs instruments pointant verticalement, à une technique d'observation « radar-centrique », utilisant uniquement un radar. Les observations du radar à balayage ont été quadrillées en utilisant une technique du plus proche voisin conçue pour prendre en compte la variabilité naturelle du champ observé. La capacité du régime à capturer les propriétés primaires des nuages (fraction nuageuse, limites des nuages, détection de bruine) a été évaluée en utilisant les mesures des détecteurs pointant verticalement. Malgré la grande sensibilité du radar de nuages à balayage (-42,5 dBZ à une distance de 1 km), la diminution de la sensibilité avec la distance a entraîné un amincissement artificiel des nuages avec la distance du radar. Les structures nuageuses sans bruine étaient indétectables au delà de 5 km du radar. Les domaines de nuages contenant de la bruine étaient généralement détectables à des distances excédant 10 km du radar. Des stries bien définies dans le domaine de bruine (réflectivité Z supérieure à -15 dBZ) à la base des nuages ont été associées avec la formation de rouleaux dans la couche limite. Des données de sondage pour ces rouleaux bien définis (ininterrompus) ont révélé un vent moyen dans la sous-couche nuageuse dépassant 3,9 ms-1, un cisaillement dans la sous-couche nuageuse supérieur à 7,5 x 10-3 s-1 et une majorité des stries orientées dans les 20° du vent moyen de la sous-couche nuageuse, satisfaisant de nombreux critères des rouleaux de couche limite proposés dans des études antérieures. Les tentatives visant à reconstruire la teneur 3D en eau liquide (LWC) et la colonne 2D d'eau liquide des nuages dans le domaine du radar à balayage utilisant des régressions de Z vs LWC formées à partir des mesures en zénith se sont avérées inefficaces en raison de l'étendue générale de la bruine sur Graciosa et les erreurs associées à la perte de sensibilité avec la distance. Malgré quelques difficultés, le SWACR satisfait les métriques de réussite de ARM en s'avérant efficace pour détecter les nuages faibles pendant de longues périodes à travers un plan de 10 km et la bruine sur une distance de 20 km, à haute résolution spatiale. Des difficultés à résoudre les structures précises de vitesse verticale suggèrent également la nécessité d'une stratégie d'échantillonnage adaptatif pour éliminer plus efficacement les composantes du vent horizontal.

The end of the Pleistocene marked a turning point for the Earth system, as climate gradually emerged from millennia of severe glaciation in the Northern Hemisphere. It is widely known that the deglacial climate change then was accompanied by an unprecedented decline in many species of large terrestrial mammals, featuring among others the near-total eradication of the woolly mammoth. Due to a herbivorous diet that involved the grazing of a large number of trees, their extinction is thought to have contributed to the rapid and well-documented expansion of dwarf deciduous trees in Siberia and Beringia, which in turn would have resulted in a significant reduction in surface albedo, leading to an increase in global temperature.In this study, we use the UVic ESCM to simulate various scenarios of the megafaunal extinctions, ranging from the catastrophic to more realistic cases, in order to quantify their potential impact on the climate system, and investigate the associated biogeophysical feedbacks between the growing vegetation and rising temperatures. The more realistic experiments include sensitivity tests based on the timing of extinction, tree clearance ration, and size of habitat, as well as a gradual extinction and a simulation involving free (non-prescribed) atmospheric CO2. Overall, most of the paleoclimate simulations and the sensitivity tests yield results that correspond well with our intuition. For the maximum impact scenario, we obtain a surface albedo increase of 0.006, which translates into a global warming of 0.175°C; these numbers are comparable in magnitude to those in similar studies. / La fin de l'époque du Pléistocène est une étape importante de l'histoire climatique de la Terre. En effet, c'est lors de cette période mouvementée que notre planète s'est pour une ultime fois libérée des conditions glaciales qui perduraient depuis des dizaines de millénaires, et souvent marquées par la présence d'imposante calottes glaciaires dans l'hémisphère nord. Il est bien connu que ce changement climatique fut également accompagné d'un déclin sans précédent de plusieurs espèces de grands mammifères terrestres, y compris une extermination rapide et brutale du mammouth laineux. En raison d'une diète composée en partie de végétaux provenant d'arbres prolifiques durant cette période, il y a de fortes raisons de croire que les ceux-ci auraient pu contribuer au maintien d'une faible densité forestière au sein de leur habitat. Par conséquent, leur extinction aurait contribué à une rapide émergence d'une variété de petits arbres feuillus tant en Sibérie qu'en Béringie, provoquant par la même occasion une réduction considérable de l'albédo de surface, qui à son tour aurait entrainé une augmentation globale de la température.L'objectif visé par cette étude est de quantifier l'impact potentiel qu'aurait pu avoir une extinction majeure de la mégafaune sur le climat de la Terre, par le biais d'une modification de la carte végétale menant à une hausse de la température. Afin d'examiner en détail la rétroaction de processus biogéophysiques à ce changement de température, nous employons le modèle de complexité intermédiaire de l'Université de Victoria (UVic) avec des scénarios plus ou moins réalistes, dont une catastrophe aux proportions exagérées servant à déterminer les limites de que peut offrir le modèle UVic. Parmi les cas plus terre-à-terre figurent quelques tests de sensibilité menés sur des paramètres tels que le taux de déboisement des mammouths, la grandeur de leur habitat, ainsi que l'année de leur extinction. D'autres expériences ayant été menées portent sur un étalement graduel d'un déclin des populations de mégaherbivores, ainsi qu'une simulation laissant libre cours aux échanges de carbone entre l'atmosphère et les autres constituants du système climatique, en autres mots une libre variation du niveau de CO2 dans l'atmosphère.En général, nous obtenons des résultats qui se conforment assez bien avec ceux d'études similaires. Dans le cas d'un scénario catastrophique, nous enregistrons une baisse de l'albédo terrestre équivalent à un peu moins de 0.006, donnant lieu à une hausse de la température se chiffrant à 0.175°C globalement. Quant aux expériences plus réalistes, les résultats en très grande majorité confirment notre intuition.