(2018), which supports the initial result presented
in Fig. 6].

A key aim of LANFEX is to improve numerical weather prediction for fog events so that their often negative impact on human activities can, at least, be partly mitigated. We have presented some early results that have identified areas of weather prediction that need to be improved. The modeling work so far has shown that NWP models in the region of 100-m-grid-length range can reasonably reproduce the local-scale variability that leads to the onset and development of fog in a network of small valleys. It has also shown that adequate representation of the vertical resolution is equally important to the horizontal resolution. Clear deficiencies in model parameterizations—aerosol activation, turbulence representation, cloud micro- and macrophysics—are in need of further development, and LANFEX provides a complete set of observations from which to improve them. Boutle et al. (2017) provide an example, using LANFEX data, of how changes to microphysics can improve the simulation of fog evolution from shallow to deep. Future work will more thoroughly investigate the differences between models for IOP 12, using some of our more novel observations, such as dew deposition, to further constrain the fog microphysics. Intercomparisons of other LANFEX IOPs (such as IOP 1) will determine the generality of these results and help to evaluate the ability of high-resolution models to simulate both the local and nonlocal mechanisms of fog development.

To date the LANFEX dataset has proven most useful in studying the initial formation and midlife development of radiation fog, which was the main aim of the project. However, the study of fog dissipation should also be given high priority, and while we note that the LANFEX dataset has potential to study this, fewer data were collected for the fog dissipation phase such that it is anticipated further observation campaigns are required to study this.

**ACKNOWLEDGMENTS.** Our thanks go to all of the people involved in the LANFEX campaign, including the landowners on whose land we placed equipment, many of whom asked for nothing in return. Dave Bamber, Bernard Claxton, Tony Jones, Nicky Osborn, and Jeff Norwood-Brown are acknowledged for their help with technical and administrative matters and during setup, takedown, and intensive observation periods. D. K. E. Smith was supported by NERC Grant NE/M010325/1. We thank the editor and anonymous reviewers for their detailed comments, which helped to improve this paper.

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# A Scientific Peak: How Boulder Became a World Center for Space and Atmospheric Science

### Joseph P. Bassi

Once a Wild West city tucked between the Rocky Mountains and the Great Plains, Boulder is now home to some of the biggest names in science, including NCAR, NOAA, and NIST.

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© 2015, 264 pages, paperback
print ISBN: 978-1-935704-85-0 eISBN: 978-1-940033-89-1
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Joseph P. Bassi

## A SCIENTIFIC PEAK

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How Boulder Became a World Center for Space and Atmospheric Science

AMERICAN METEOROLOGICAL SOCIETY

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# Annexe B : Tableaux résumant l'installation mise en place et les caractéristiques des 18 POIs de LANFEX

<table><thead><tr><th></th><th>POI 1</th><th colspan="7">POI 12</th></tr><tr><th></th><th>Cardington</th><th>Jay Barns</th><th>Skyborry</th><th>Pentre</th><th>Whitcott</th><th>Springhill</th><th>2ND</th></tr></thead><tbody><tr><th>Flux turbulents</th><td>2-10-25-50</td><td>2-10-25-50</td><td>2-10-25-50</td><td>2-16</td><td>2-16</td><td>2-10</td><td>×</td></tr><tr><th>Vitesse du vent</th><td>2-10-25-50</td><td>2-10-25-50</td><td>2-10-25-50</td><td>2-16</td><td>2-16</td><td>2-10</td><td>2</td></tr><tr><th>Direction du vent</th><td>2-10-25-50</td><td>2-10-25-50</td><td>2-10-25-50</td><td>2-16</td><td>2-16</td><td>2-10</td><td>2</td></tr><tr><th>Température et humidité relative</th><td>1.2-10-25-50</td><td>1.2-10-25-50</td><td>1.2-10-25-50</td><td>1.2-16</td><td>1.2-16</td><td>1.2-10</td><td>1.2</td></tr><tr><th></th><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>×</td></tr><tr><th></th><td>-0.1</td><td>-0.1</td><td>-0.1</td><td>-0.1</td><td>-0.1</td><td>-0.1</td><td>×</td></tr><tr><th>Pression</th><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td></tr><tr><th>Flux LW/SW</th><td>2</td><td>2</td><td>2</td><td>2</td><td>2</td><td>2</td><td>×</td></tr><tr><th>Flux G</th><td>-0.01</td><td>-0.01</td><td>-0.01</td><td>-0.01</td><td>-0.01</td><td>-0.01</td><td>×</td></tr><tr><th>Visibilité horizontale</th><td>2</td><td>2</td><td>2</td><td>2</td><td>2</td><td>2</td><td>×</td></tr><tr><th>Lidar Doppler</th><td>×</td><td>×</td><td>OUI</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td></tr><tr><th>Radiosondages</th><td>OUI</td><td>OUI</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td></tr><tr><th>Aérosols 0.25-10 µm</th><td>×</td><td>0</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td></tr><tr><th>LWP</th><td>OUI</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td></tr><tr><th>Capteurs de rosée</th><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>0</td><td>×</td></tr><tr><th>Concentration gouttelettes</th><td>OUI</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td></tr><tr><th>Contenu eau liquide</th><td>OUI</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td><td>×</td></tr><tr><th>Hauteur base nuageuse</th><td>×</td><td>OUI</td><td>OUI</td><td>OUI</td><td>OUI</td><td>OUI</td><td>×</td></tr></tbody></table>

**Tableau 2** – Mesures disponibles pour les POIs 1 et 12 de LANFEX. Les chiffres indiquent les hauteurs de mesures (en mètres). Les "0" indiquent que la mesure est faite en surface, et les chiffres négatifs (en mètres) que la mesure est faite en dessous de la surface. Le "OUI" désigne une mesure faite sur un site spécifiquement. Les croix indiquent qu'il n'y a pas de mesures. La colonne « 2ND » désigne les paramètres mesurés sur le sites secondaires.
<table><caption>**Tableau 3** – Instrumentation utilisée pendant la campagne LANFEX, avec détails des incertitudes et de la fréquence d'échantillonnage.</caption><thead><tr><th>Mesures</th><th>Instruments</th><th>Incertitudes</th><th>Fréquence</th></tr></thead><tbody><tr><td>Vent (vitesse, direction)</td><td>Gill HS50<br>(anémomètre sonique)</td><td>2%<br>3°</td><td>10 Hz</td></tr><tr><td>Vitesses radiales</td><td>Halo Photonics<br>(LIDAR Doppler)</td><td>0.2 m s<sup>-1</sup></td><td>0.5-1 Hz</td></tr><tr><td>Variance des vitesses<br>verticales ww</td><td>Gill HS50</td><td>20%</td><td>10 Hz</td></tr><tr><td rowspan="4">Température</td><td>Sondes PRT PT100 (mâts)</td><td>0.1 °C</td><td>1 Hz</td></tr><tr><td>Vaisala RS 92 (RS)</td><td>0.15-0.5 °C</td><td>0.5 Hz</td></tr><tr><td>Rotronics (Fog Monitor)</td><td>0.15 °C</td><td>1 Hz</td></tr><tr><td>ST01 (sub-surface)</td><td>0.2 °C</td><td>1 Hz</td></tr><tr><td rowspan="4">Humidité</td><td>Vaisala HMP155 (mâts)</td><td>1-2%</td><td>1 Hz</td></tr><tr><td>Vaisala RS 92 (RS)</td><td>2-5%</td><td>0.5 Hz</td></tr><tr><td>Rotronics (Fog Monitor)</td><td>1-2%</td><td>1 Hz</td></tr><tr><td>LI-COR Li-7500A (flux)</td><td>20%</td><td>10 Hz</td></tr><tr><td>Pression</td><td>Setra 270<br>Bosch BMP085</td><td>1 hPa</td><td>1 Hz</td></tr><tr><td>Flux G</td><td>Hukseflux HFP01SC-10</td><td>20%</td><td>1 Hz</td></tr><tr><td>Contenu en eau<br>du sol</td><td>Delta T ML3</td><td>1%</td><td>1 Hz</td></tr><tr><td>LWP</td><td>Radiomètre WV-100</td><td>0.015 kg m<sup>-2</sup></td><td>0.1 Hz</td></tr><tr><td rowspan="2">Flux SW</td><td>Kipp and Zonen<br>CMP21, CMP22</td><td>7 W m<sup>-2</sup></td><td>1 Hz</td></tr><tr><td>CMP3</td><td>15 W m<sup>-2</sup></td><td>1 Hz</td></tr><tr><td rowspan="2">Flux LW</td><td>Kipp and Zonen<br>CG4, CGR4</td><td>4 W m<sup>-2</sup></td><td>1 Hz</td></tr><tr><td>CGR3</td><td>15 W m<sup>-2</sup></td><td>1 Hz</td></tr><tr><td>Visibilité</td><td>Biral VPF-7230</td><td>10%</td><td>1 Hz</td></tr><tr><td>Concentration de<br>gouttelettes<br>et contenu en<br>eau liquide</td><td>Sonde DMT CDP</td><td>incertitude de<br>1 µm sur les<br>classes de taille<br>échantillonnées</td><td>5-10 s</td></tr><tr><td>Hauteur des bases<br>nuageuses</td><td>Célomètre<br>Vaisala CT25K</td><td>± 15 m<br>(res. verticale : 30 m)</td><td>1 Hz</td></tr></tbody></table>
<table><caption>Tableau 4 – Tableau résumant les caractéristiques des 18 POIs de LANFEX.</caption><thead><tr><td>POI</td><td>Région</td><td>Date</td><td>Caractéristiques du brouillard</td><td>Mesures spécifiques</td></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>Cardington</td><td>24-25/11/2014</td><td>Brouillard radiatif optiquement fin pendant plus de 10 heures</td><td>Ballon captif, radiosondages (RS).</td></tr><tr><td>2</td><td>Shropshire</td><td>03/12/2014</td><td>Brouillard prévu mais pas de formation observée</td><td>3 radiosondages lancés depuis Jay Barns</td></tr><tr><td>3</td><td>Cardington</td><td>19/01/2015</td><td>Brouillard fin, en bancs et intermittent pendant de courtes périodes</td><td>Ballon captif, radiosondages</td></tr><tr><td>4</td><td>Shropshire</td><td>17/03/2015</td><td>Épisode de brume et de brouillard en bancs, plus persistant sur Skyborry</td><td>Radiosondages à Jay Barns et Skyborry</td></tr><tr><td>5</td><td>Shropshire</td><td>18/03/2015</td><td>Court épisode à Jay Barns, conditions claires à Skyborry</td><td>Radiosondages à Jay Barns et Skyborry</td></tr><tr><td>6</td><td>Shropshire</td><td>14/04/2015</td><td>Couche limite stable, sans brouillard</td><td>Radiosondages à Jay Barns et Skyborry</td></tr><tr><td>7</td><td>Cardington</td><td>10/09/2015</td><td>Brouillard fin et hétérogène pendant quelques heures, vent fort au-dessus de la couche de brouillard</td><td>Ballon captif avec sonde de turbulence (TP), de gouttelettes (CDP) et spectromètre (SP)</td></tr><tr><td>8</td><td>Shropshire</td><td>18-21/09/2015</td><td>Brouillard formé sur deux nuits</td><td>Mini-POI : Un radiosondage le premier jour, caméra IR à Skyborry</td></tr><tr><td>9</td><td>Shropshire</td><td>28/09/2015</td><td>Brouillard fin à Skyborry, clair à Jay Barns, formation de stratocumulus (SCu) en cours de nuit</td><td>RS à Jay Barns et Skyborry, caméra IR et Lidar Doppler à Skyborry</td></tr><tr><td>10</td><td>Shropshire</td><td>29/09/2015</td><td>Pas de brouillard, conditions venteuses et formation de SCu en cours de nuit</td><td>Ballon captif à Jay Barns, RS, caméra IR et Lidar à Skyborry</td></tr><tr><td>11</td><td>Shropshire</td><td>30/09/2015</td><td>identique à la POI 10</td><td>identique à la POI 10</td></tr><tr><td>12</td><td>Shropshire</td><td>01/10/2015</td><td>Brouillard formé en deux périodes distinctes à Jay Barns et Skyborry, séparées par le passage de SCu en cours de nuit</td><td>Radiosondages à Jay Barns, Lidar à Skyborry</td></tr><tr><td>13</td><td>Cardington</td><td>08/10/2015</td><td>Vents faibles et brouillard restant peu développé</td><td>Ballon captif (TP, CDP, SP) et radiosondages</td></tr><tr><td>14</td><td>Cardington</td><td>02/11/2015</td><td>Brouillard et stratus étendus à une grande partie de l'Angleterre</td><td>Ballon captif (TP et CDP) et radiosondages</td></tr><tr><td>15</td><td>Shropshire</td><td>19/01/2016</td><td>Faible anticyclone, vents faibles en couche limite stable, pas de brouillard</td><td>2 radiosondages à Skyborry : 17 et 20 UTC</td></tr><tr><td>16</td><td>Shropshire</td><td>20/01/2016</td><td>Même conditions que la POI 15 avec un front approchant par l'ouest</td><td>Identiques à la POI 15</td></tr><tr><td>17</td><td>Cardington</td><td>20/01/2016</td><td>Vents faibles, formation d'un brouillard en bancs sans développement</td><td>Ballon captif (TP et SP) et radiosondages.</td></tr><tr><td>18</td><td>Cardington</td><td>10/03/2016</td><td>Formation d'un brouillard avec un développement rapide</td><td>Ballon captif (TP et SP) et radiosondages.</td></tr></tbody></table>
Annexe C : Simulation de la POI 1
avec le schéma à 1 moment ICE3

<figure><img src="image_84.png" /><figcaption>**Figure 19** – Séries temporelles de profils verticaux simulés par N50, de rapports de mélange (g kg⁻¹) :
(a) d'eau nuageuse, (b) de glace nuageuse et (c) de neige. Les profils sont moyennés horizontalement sur tout le domaine de la simulation.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_85.png" /></figure>

**Figure 20** – Séries temporelles observées (en noir), simulées par N50 (rouge). Les données modèles ont été moyennées sur l'horizontale, sur tout le domaine. (a) Visibilité à 1.2 mètres (m), (b) flux $LW_{\downarrow}$ en surface ($W m^{-2}$), (c) variance de la vitesse verticale à 2 mètres ($m^2 s^{-2}$). Le panel (d) indique montre la température (°C) aux différentes niveaux : observations en pointillés et simulation en traits pleins.
<figure><img src="image_86.png" /></figure>

**Figure 21** – Séries temporelles observées (en noir), simulées par N50 (rouge). Les données modèles ont été moyennées sur l'horizontale, sur tout le domaine. (a) LWP (g m⁻²), (b) variation de la masse d'eau en surface, les données modèles sont issus de la somme des vitesses de dépôt et de sédimentation simulées en surface (g m⁻² h⁻¹) et (c) masse d'eau en surface depuis 18 UTC (g).
Annexe D : Refroidissement radiatif,
nombre de Richardson et CCN acti-
vés pour les tests de sensibilité sur la
POI 1.
<figure><img src="image_87.png" /><figcaption>**Figure 22** – Séries temporelles de profils verticaux de refroidissement radiatif (à gauche, K h⁻¹) et de nombre de Richardson dans le brouillard (à droite, sans unité), moyennés horizontalement sur les domaines des simulations (a, b) 3MOD, (c, d) L100, (e, f) NSX et (g, h) SPRO.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_88.png" /><figcaption>**Figure 23** – Séries temporelles de profils verticaux de concentration de CCN activés (cm⁻³) du mode d'Aitken (à gauche) et d'accumulation (à droite), moyennés horizontalement sur les domaines des simulations (a, b) 3MOD, (c, d) L100, (e, f) NSX et (g, h) SPRO. La légende de (g) n'est pas la même que (a, c et e).</figcaption></figure>
Annexe E : Tests de sensibilité à la
microphysique lors de la POI 12, site
de Skyborry

<figure><img src="image_89.png" /><figcaption>**Figure 24** – Séries temporelles de (a) flux LW↓ en surface (W m⁻²) et (b) quantité d'eau en surface résultant des processus de rosée, dépôt et sédimentation (mm) pour le site de Skyborry. Observations en noir et simulations en couleur (légende dans l'encadré sur le panel b). Les observations de quantités d'eau ont été ramenées à zéro à 20 UTC pour faciliter la comparaison.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_90.png" /><figcaption>**Figure 25** – Séries temporelles de profils verticaux sur le site de Skyborry de (a, b) rapport de mélange d'eau nuageuse (g kg⁻¹), (c, d) concentration de gouttelettes (cm⁻³) et (e, f) diamètre volumique moyen des gouttelettes (µm). Pour la simulation REF à gauche et la simulation L350 à droite.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_91.png" /><figcaption>**Figure 26** – Séries temporelles de profils verticaux sur le site de Skyborry de (a, b) rapport de mélange d'eau nuageuse (g kg⁻¹), (c, d) concentration de gouttelettes (cm⁻³) et (e, f) fraction de CCN activés sur la population totale (sans unité). Pour la simulation NRAD à gauche et la simulation LOR à droite.</figcaption></figure>
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# Acronymes

$S_{max}$ sursaturation maximale. 49

$\kappa$ paramètre d'hygroscopicité. 24

$\theta$ température potentielle. 8

$e$ énergie cinétique turbulente. 9

$r_c$ rapport de mélange d'eau nuageuse. 43

$r_i$ rapport de mélange de la glace. 8

$r_l$ rapport de mélange d'eau liquide. 8

$r_{v,s}$ rapport de mélange de vapeur d'eau à saturation. 9

$r_v$ rapport de mélange de vapeur d'eau. 8, 43

**AC** processus d'auto-collection. 27

**ACTI** processus d'activation. 26

**ADV** advection. 10

**CCN** noyaux de condensation nuageux ou *Cloud Condensation Nuclei*. 4

**CLA** couche limite atmosphérique. 8

**COLPEX** COLd-air Pooling EXperiment. 4

**COND** processus de condensation. 26

**DEPO** processus de dépôt. 27

**DISS** dissipation. 10

**DP** production dynamique ou dynamical production. 10

**G** flux de chaleur échangé avec le sous-sol. 13

**H** flux de chaleur sensible. 13

**HR** humidité relative. 9

**LANFEX** Local And Non-local fog EXperiment. 4

**LE** flux de chaleur latente. 13

**LES** simulation aux grands tourbillons, ou Large-Eddy Simulation. 2
**LIMA** *Liquid Ice Multiple Aerosols.* 4

**LW↓** rayonnement aux grandes longueurs d'onde descendant ou *downward longwave*. 12

**LW↑** rayonnement aux grandes longueurs d'onde montant ou *upward longwave*. 12

**LWC** contenu en eau liquide ou *Liquid Water Content*. 51

**LWP** contenu intégré en eau liquide ou *Liquid Water Path*. 98

**N**<sub>c</sub> concentration en nombre de gouttelettes. 44

**OMM** Organisation Météorologique Mondiale. 1

**PNT** Prévision Numérique du Temps. 2

**RE** rayon effectif. 53

**S** sursaturation. 51

**SEDI** processus de sédimentation. 27

**SW↓** rayonnement aux courtes longueurs d'onde descendant ou *downward shortwave*. 12

**SW↑** rayonnement aux courtes longueurs d'onde montant ou *upward shortwave*. 12

**TP** production thermique ou *thermal production*. 10

**TR** transport. 10

**TURB** processus turbulents. 27

**VIS** visibilité. 51
3.6 Séries temporelles des bilans d'eau nuageuse moyennés sur le volume de chaque vallée. (a) Jay Barns, (b) skyborry, (c) Pentre et (d) Whitcott. Les contributions moyennes sont en traits pleins colorés (échelle de gauche, g kg⁻¹ h⁻¹), les composantes du vent moyen aligné avec l'axe de la vallée en traits noirs tiretés (échelle de droite, m s⁻¹) et le rapport de mélange d'eau nuageuse moyen en trait bleu tireté (échelle de gauche, g kg⁻¹). 92

3.7 Comme pour la Fig. 3.6 mais pour les contributions au bilan de température (K h⁻¹). 93

3.8 Fonctions de densités de probabilité normalisées par leur maximum respectifs entre les contributions advectives et radiatives au bilan de température (K h⁻¹) pour une période où le brouillard vient de se former dans la vallée (à gauche), et une autre période où il est bien établi (à droite). (a, b) Jay Barns, (c, d) Skyborry et (e, f) Pentre. 95

3.9 Coupes verticales nord-sud passant par le site de Skyborry, moyennées entre 01 et 02 UTC. (a) contribution de la condensation au bilan d'eau nuageuse (plages de couleurs, g kg⁻¹ h⁻¹) et iso-contours d'eau nuageuse (en verts, de 0.05 à 0.5 g kg⁻¹ par pas de 0.05 g kg⁻¹), (b) contribution radiative au bilan de température (plages de couleurs, K h⁻¹) et iso-contours de température potentielle (K) et (c) contribution advective au bilan de température (plages de couleurs, K h⁻¹) et iso-contours de température potentielle (K). Les contours noirs montrent le vent zonal perpendiculaire à l'axe de la coupe (de 0 à 3 m s⁻¹ par pas de 0.5) et les flèches le vent parallèle à l'axe de la coupe. 96

3.10 Séries temporelles de (a,b) flux LW↓ en surface (W m⁻²) et (c,d) quantité d'eau en surface résultant des processus de rosée, dépôt et sédimentation (mm) pour les sites de Jay Barns et Pentre. Observations en noir et simulations en couleur (légende dans l'encadré sur le panel b). Les observations de quantités d'eau ont été ramenées à zéro à 20 UTC pour faciliter la comparaison. 98

3.11 Différences du LWP (0-150 m), moyennées entre 00 et 02 UTC, entre (a) les simulations L350 et REF et (b) les simulation LOR et NRAD (en g m⁻²). Les sites principaux de LANFEX sont repérés par les cercles noirs. 99

3.12 Séries temporelles de profils verticaux sur le site de Jay Barns de (a, b) rapport de mélange d'eau nuageuse (g kg⁻¹), (c, d) concentration de gouttelettes (cm⁻³) et (e, f) diamètre volumique moyen des gouttelettes (µm). Pour la simulation REF à gauche et la simulation L350 à droite. 99

3.13 Séries temporelles de profils verticaux sur le site de Jay Barns de (a, b) rapport de mélange d'eau nuageuse (g kg⁻¹), (c, d) concentration de gouttelettes (cm⁻³) et (e, f) fraction de CCN activés sur la population totale (sans unité). Pour la simulation NRAD à gauche et la simulation LOR à droite. 100
4.1 Analyses synoptiques des pressions réduites au niveau de la mer (hPa) produites par Météo-France toutes les 6 heures, dans la nuit du 24 au 25 novembre 2014. Les « A » représentent les centres des anticyclones, les « D » ceux des dépressions. Les isobares sont en traits verts. Le site de Cardington est repéré par l'étoile rouge au centre de chaque carte. 104

4.2 Profils verticaux observés par les radiosondages lancés lors de la nuit du 24 au 25 novembre 2014 depuis Cardington. (a) température potentielle (K), (b) humidité relative (%), (c) vitesse du vent (m s⁻¹), (d) direction du vent. 105

4.3 Séries temporelles mesurées en surface à Cardington entre le 24/11/2014 17 UTC et le 25/11/2014 12 UTC. (a) flux SW montants (SWUP), descendants (SWDN) et diffus (SWDF) (W m⁻²), (b) flux LW montants (LWUP) descendants (LWDN) avec données manquantes entre 2315 et 0815 UTC en raison d'un probable dépôt de givre sur le capteur (W m⁻²), (c) température infrarouge (°C) et humidité relative (%) au niveau du sol, (d) flux de chaleur sensible à 1 cm dans le sol (SHF) et flux de chaleur latente à 10 mètres (LE) (W m⁻²) et (e) masse d'eau déposée sur le dewmeter (courbe bleue « MASS », m_w en g) et sa variation (courbe rouge « RATE », dm_w/dt en g m⁻² h⁻¹). 107

4.4 Séries temporelles mesurée sur le mât instrumenté à Cardington entre le 24/11/2014 17 UTC et le 25/11/2014 12 UTC. (a) Visibilité horizontale (m) à 1.2 mètres puis, pour différentes hauteurs (LOW indiquant 1.5 mètres pour température et humidité relative, et 2 mètres pour le vent et les quantités turbulentes) : (b) température (°C), (c) humidité relative (%), (d) vitesse du vent (m s⁻¹), (e) direction du vent, (f) TKE (m² s⁻²) et (g) variance de la vitesse verticale (m² s⁻²). Les pointillés sur le panel (a) montrent le seuil de définition du brouillard selon l'OMM, sur le panel (b) le seuil du 0°C, sur le panel (c) le seuil de la saturation et sur le panel (g) la seuil marquant la frontière entre un brouillard fin et un brouillard développé selon Price [2019]. 110

4.5 Profils verticaux de (a) contenu en eau liquide (g m⁻³) et (b) concentration en gouttelettes (cm⁻³) observés par les ballons captifs lors de la POI 1. 111

4.6 Profils verticaux de diamètre volumique moyen des gouttelettes (µm) calculés avec les mesure de contenu en eau liquide et de concentration de gouttelettes de la Fig. 4.5 111

4.7 Séries temporelles de contenu en eau liquide intégré sur la verticale, observé par radiomètre en bleu ciel (g m⁻²) avec la moyenne glissante sur 30 minutes en bleu foncé et l'incertitude de mesure en plage grisée. 112

4.8 Profils verticaux issus de Boutle et al. [2018] à 0030 UTC : (a) le contenu en eau liquide (g m⁻²), (b) N_c (cm⁻³) et (c) θ (K). En noir l'observation (en gris à 00 UTC) et en rouge la simulation LES. Les autres courbes ne sont pas commentées ici. Pour la LES sur le panel b, il y a distinction entre les particules activées (trait plein) et les particules de diamètre supérieur à 2 µm (pointillés). 114
4.9 Série temporelle de profils verticaux de sursaturation (%) simulés par la simulation LES de Boutle et al. [2018]. 114

4.10 Séries temporelles observées (en noir), simulées par 3MOD (rose), L100 (jaune), NSX (bleu) et SPRO (vert). Les données modèles ont été moyennées sur l'horizontale, sur tout le domaine. (a) Visibilité à 1.2 mètres (m), (b) flux LW↓ en surface (W m⁻²), (c) température à 1.5 mètres (°C), (d) variance de la vitesse verticale à 2 mètres (m² s⁻²) et (e) flux de chaleur sensible en surface (modèle) et à 2 mètres (observé) (W m⁻²). Les plages de couleur montrent la dispersion sur tout le domaine. 119

4.11 Séries temporelles des températures observées (pointillés) et simulés (traits pleins) à différentes hauteur par (a) 3MOD et (c) L100. Les données modèles ont été moyennées sur l'horizontale, sur tout le domaine. Le terme "LOW" désigne la hauteur 1.5 mètres ici. 120

4.12 Profils verticaux à différents instants de la température potentielle (K) observée par radiosondages (en noir), simulés par 3MOD (rose), L100 (jaune), NSX (bleu) et SPRO (vert). Les données modèles ont été moyennées sur l'horizontale, sur tout le domaine. Les plages de couleur montrent la dispersion sur tout le domaine pour les simulations. 121

4.13 Séries temporelles observées (en noir), simulées par 3MOD (rose), L100 (jaune), NSX (bleu) et SPRO (vert). Les données modèles ont été moyennées sur l'horizontale, sur tout le domaine. (a) LWP (g m⁻²), (b) variation de la masse d'eau en surface, les données modèles sont issus de la somme des vitesses de dépôt et de sédimentation simulées en surface (g m⁻² h⁻¹) et (c) masse d'eau en surface depuis 18 UTC (g). Les plages de couleur montrent la dispersion sur tout le domaine pour les simulations. 122

4.14 Profils verticaux à différents instants observé par la sonde sous ballon captif (en noir), simulés par 3MOD (rose), L100 (jaune), NSX (bleu) et SPRO (vert). Les données modèles ont été moyennées sur l'horizontale, sur tout le domaine. En haut : contenu en eau liquide (g cm⁻³). Au milieu : concentration de gouttelettes (cm⁻³). En bas : diamètre des gouttelettes (μm). Les plages de couleur montrent la dispersion sur tout le domaine pour les simulations, pour le contenu en eau liquide et la concentration de gouttelettes. 123

4.15 Séries temporelles de profils verticaux simulés par 3MOD (gauche) et L100 (droite). (a, b) rapport de mélange d'eau nuageuse (g kg⁻¹), (c, d) Concentration de gouttelettes (cm⁻³, avec des isolignes différentes entre c et d) et (e, f) sursaturation maximale (%). Les profils sont moyennés horizontalement sur tout le domaine de la simulation. 124

4.16 Comme pour la figure 4.15 mais pour les simulations NSX (gauche) et SPRO (droite). Pour SPRO, le panel f indique ici la sursaturation pronostique (avec des isolignes différentes entre e et f). 124
4.17 Coupes horizontales instantanées à 2015 UTC à 10 m (gauche) et à 0030 UTC à 85 m (droite) simulées par 3MOD. (a, b) Concentration de gouttelettes (cm⁻³), (c, d) vitesse verticale (m s⁻¹, avec des isolignes différentes) et (e, f) sursaturation maximale (%). 125

4.18 Coupes verticales instantanées à Y = 500 m à 1030 UTC simulées par SPRO. (a) sursaturation (%) et (b) Concentration de gouttelettes (cm⁻³). 129

19 Séries temporelles de profils verticaux simulés par N50, de rapports de mélange (g kg⁻¹) : (a) d'eau nuageuse, (b) de glace nuageuse et (c) de neige. Les profils sont moyennés horizontalement sur tout le domaine de la simulation. 161

20 Séries temporelles observées (en noir), simulées par N50 (rouge). Les données modèles ont été moyennées sur l'horizontale, sur tout le domaine. (a) Visibilité à 1.2 mètres (m), (b) flux LW↓ en surface (W m⁻²), (c) variance de la vitesse verticale à 2 mètres (m² s⁻²). Le panel (d) indique montre la température (°C) aux différentes niveaux : observations en pointillés et simulation en traits pleins. 162

21 Séries temporelles observées (en noir), simulées par N50 (rouge). Les données modèles ont été moyennées sur l'horizontale, sur tout le domaine. (a) LWP (g m⁻²), (b) variation de la masse d'eau en surface, les données modèles sont issus de la somme des vitesses de dépôt et de sédimentation simulées en surface (g m⁻² h⁻¹) et (c) masse d'eau en surface depuis 18 UTC (g). 163

22 Séries temporelles de profils verticaux de refroidissement radiatif (à gauche, K h⁻¹) et de nombre de Richardson dans le brouillard (à droite, sans unité), moyennés horizontalement sur les domaines des simulations (a, b) 3MOD, (c, d) L100, (e, f) NSX et (g, h) SPRO. 166

23 Séries temporelles de profils verticaux de concentration de CCN activés (cm⁻³) du mode d'Aitken (à gauche) et d'accumulation (à droite), moyennés horizontalement sur les domaines des simulations (a, b) 3MOD, (c, d) L100, (e, f) NSX et (g, h) SPRO. La légende de (g) n'est pas la même que (a, c et e). 167

24 Séries temporelles de (a) flux LW↓ en surface (W m⁻²) et (b) quantité d'eau en surface résultant des processus de rosée, dépôt et sédimentation (mm) pour le site de Skyborry. Observations en noir et simulations en couleur (légende dans l'encadré sur le panel b). Les observations de quantités d'eau ont été ramenées à zéro à 20 UTC pour faciliter la comparaison. 169

25 Séries temporelles de profils verticaux sur le site de Skyborry de (a, b) rapport de mélange d'eau nuageuse (g kg⁻¹), (c, d) concentration de gouttelettes (cm⁻³) et (e, f) diamètre volumique moyen des gouttelettes (µm). Pour la simulation REF à gauche et la simulation L350 à droite. 170

26 Séries temporelles de profils verticaux sur le site de Skyborry de (a, b) rapport de mélange d'eau nuageuse (g kg⁻¹), (c, d) concentration de gouttelettes (cm⁻³) et (e, f) fraction de CCN activés sur la population totale (sans unité). Pour la simulation NRAD à gauche et la simulation LOR à droite. 171