Une estimation exacte du forçage radiatif par la méthode de Monte-Carlo

Nous souhaitons estimer le flux radiatif quittant la Terre intégré sur l’infrarouge thermique, sur toute la surface du globe et sur une période climatique de longue durée. Ce calcul est réputé très difficile à réaliser si on ne fait pas de simplifications de la description fréquentielle, spatiale ou temporelle (e.g. passer d’un modèle raie-par-raie à un modèle de bande, utiliser une discrétisation temporelle plus grossière, etc). Nous montrons que la méthode de Monte-Carlo permet d’éviter ces simplifications si on associe les deux idées suivantes : introduire des collisionneurs fictifs pour permettre le suivi de rayon sans connaissance du champ de coefficient d’extinction et échantillonner statistiquement les raies spectrales. Nous montrons qu’il n’est pas plus coûteux de réaliser cette intégration sur un jour ou un mois, sur une colonne atmosphérique ou sur toute la Terre, ou finalement sur une bande étroite fréquentielle ou sur tout le spectre infrarouge.

We want to estimate the outgoing Earth’s radiative flux integrated over the thermal infrared, over the entire surface of the globe and over a long climatic period. This calculation is known to be very difficult to achieve without simplifications of the frequency, spatial or temporal description (e.g. switching from a line-by-line model to a band model, using a coarser temporal discretization, etc). We show that the Monte-Carlo method can avoid these simplifications if we combine the following two ideas : introduce fictitious colliders to allow ray tracing without knowledge of the extinction coefficient field and statistically sample the spectral lines. We show that it is not more expensive to perform this integration over a day or a month, over an atmospheric column or over the whole Earth, or finally over a narrow frequency band or over the whole infrared spectrum.

Transfert radiatif Monte-Carlo Raie-Par-Raie Forçage radiatif du CO2

Radiative transfer Monte-Carlo Line-By-Line CO2 radiative forcing