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ANTEE - ANalyse des Transferts d’Energie et d’Espèces en trace

Le domaine de recherche principal de notre équipe est l’étude expérimentale des échanges de matière et d’énergie dans la couche limite planétaire et basse troposphère. Dans cette partie de l’atmosphère en contact avec la surface, ces échanges se font principalement par le biais de mouvements turbulents. L’étude de la couche limite ne peut se faire sans l’étude des transferts à ses deux interfaces (surface et sommet), et nous portons donc une attention particulière aux échanges surface-atmosphère et au phénomène d’entraînement au sommet.

Constamment, nous nous posons la question de l’interaction des phénomènes turbulents que nous étudions avec leur environnement d’échelles supérieures (méso et plus).

Les principaux domaines de recherche de l’équipe sont les suivants :

  • Etude de couches limites soumises à des forçages divers
  • Etude des échanges au sein de la troposphère
  • Etude et paramétrisation des émissions et dépôts des constituants chimiques O3, COV, NOx

Ces dernières années, nous avons travaillé sur la couche limite sahélienne et la mousson de l'Afrique le l'Ouest, dans le cadre de l’expérience AMMA.

Nous avons aussi étudié la transition de fin d’après-midi de la couche limite, avec le projet BLLAST, qui a donné lieu à une campagne de mesures en été 2011 sur la plate-forme P2OA, au Centre de Recherches Atmosphériques.

De façon complémentaire, nous avons étudié la couche stable en terrain complexe, dans le cadre du projet KASCADE, à travers deux campagnes de mesures hivernales, en 2012-2013 et tout récemment en 2016-2017.

Nous avons aussi participé aux projets méditerranéens ChArMex, dans l'étude du transport des aérosols sur le bassin, et HyMeX, dans l'étude des conditions dynamiques amont de la cyclogénèse dans le Golfe du Lion.

Nous participons au projet DACCIWA, pour l'étude du rôle du stratocumulus marin qui s'étend régulièrement dans les régions nord du Golfe de Guinée (Bénin, Togo, Côte d'Ivoire, Ghana) pendant la mousson. Nous sommes actuellement en train d'exploiter les observations de la campagne qui s'est déroulée en été 2016.

 

Campagnes

Nous avons participé à de nombreux projets nationaux ou internationaux, présentés dans le tableau ci-dessous par type de couche limite et chronologiquement (liste non exhaustive) :

Couche limite urbaine, pollution, C02 Couche limite convective Relief Couche limite marine Couche limite sahélienne Couche limite équatoriale Emissions biogéniques
CARBO-EUROPE (2005) BLLAST(2011) MAP (1999) SEMAPHORE (1993) AMMA (2006) EXPRESSO (1996) BEMA (1997)
CAPITOUL (2005) TRAC (1998) PYREX (1990) SOFIA (1992) HAPEX-SAHEL (1992) DECAFE LANDES (1994)
ESCOMPTE (2001) TRAC (1993)

KASCADE

(2013 & 2017)

HyMeX (2012-2013)     ChArMex (2010-2014)

TRAQA

(2012)

       

DACCIWA

(2014-2018)

 

Développements instrumentaux et algorithmiques

  • Interprétation de l’écho de télédétection des profileurs de vent
  • Restitution des paramètres turbulents par les profileurs de vent
  • Utilisation des profileurs de vent en réseau pour la restitution 3D de la dynamique atmosphérique
  • Utilisation des profileurs de vent pour la pluviométrie et la microphysique
  • Restitution des paramètres turbulents à partir d’un radar millimétrique
  • Mesure des flux de composés en trace par REA
  • Mesure des flux de composés en trace par DEC (instrument MEDEE)
  • Mesure rapide de l’eau par Licor aéroporté
  • Mesure de turbulence par drone
  • Restitution des profils verticaux d’humidité à l’aide des profileurs de vent

Travaux

Afrique de l’Ouest

L’équipe continue de travailler sur le projet AMMA, dont la campagne de mesures intensives s’est déroulée en 2005-2007 (Enhanced Observing Period) et en 2006 (Special Observing Period) en Afrique de l’Ouest.

Dans le cadre de ce projet, nous étudions :

  • L’interaction entre le flux humide de mousson et le flux saharien appelé Harmattan.
  • L’influence des systèmes convectifs sur la couche limite et la surface et le rôle de la couche limite dans l’alimentation des systèmes convectifs en eau et en énergie.
  • L’initiation des systèmes convectifs profonds développés localement.
  • L’émission et le dépôt de gaz en trace (NO, NO2, CO, O3), le bilan de CO2 en surface.
  • La climatologie de la couche limite de l’Afrique de l’ouest, avec notamment le rôle des jets nocturnes sur l’advection horizontale de l’humidité.
  • Lien entre les aérosols, le bilan d’énergie en surface et le développement de la couche limite
  • L’influence des nuages sur ces différents processus

Méditerrannée

Nous participons actuellement aux projets méditerranéens ChArMex et HyMeX dans lesquels nous étudions :

  • les conditions dynamiques et thermodynamiques en amont des épisodes de fortes pluies sur le sud de la France, avec notamment le réseau de profileurs de vent que nous avons coordonné (HyMeX),
  • les régimes de vents violents renforçant les interactions air-mer, notamment à partir de mesures aéroportées (HyMeX),
  • Transport et transformation des espèces en trace, en utilisant notamment des ballons à volume constants (ChArMex),
  • les émissions de composés organiques volatils biogéniques par les végétations méditerranéennes (ChArMEx)

Transition

Nous coordonnons un projet de recherche sur la transition de fin d’après-midi de la couche limite convective : BLLAST, pour lequel une campagne expérimentale a été menée en été 2011. L’objectif est de mieux comprendre la décroissance de la turbulence pendant cette phase où l’atmosphère proche de la surface est soumise à des forçages faibles et en compétition, et où la couche limite mélangée se découple en deux couches - l’une stable et l’autre, résiduelle, quasi-neutre-. Nous étudierons l’impact sur le devenir des espèces en trace qui ont été émises en surface et mélangées dans la journée par la convection.

Moyens expérimentaux

L’équipe a développé des compétences relatives à la mise en oeuvre de moyens de mesure nécessaires pour nos thèmes de recherche. Nous les mettons en oeuvre lors de campagnes expérimentales, dépouillons et traitons les données avant de les mettre à disposition de la communauté et de les analyser, et nous contribuons fortement à développer les méthodologies associées.

Nous sommes fortement impliqués dans la plate-forme P2OA, et notamment dans la mise en oeuvre du parc instrumental du LA lié à la dynamique atmosphérique déployé sur le site du CRA.

 

Des mesures au sol de paramètres moyens et turbulents, des flux énergétiques et de constituants chimiques (chambres dynamiques, méthode aérodynamique, corrélations, REA, DEC)
Mat 60m

Mât de 60m du CRA

L’équipe possède et gère actuellement deux stations turbulentes complètes et 5 stations moyennes, toutes mobilisables. Le mât de 60 m du Centre de Recherches Atmosphériques de Lannemezan est instrumenté à cinq niveaux en mesures moyennes et turbulentes.

 

Mesures par ballons :

Ballon

Ballon à volume constant

Station de radiosondages MODEM, ballon captif, ballons à volume constant mis en œuvre par le CNES

Mesures par télédétection :

Profileur de vent VHF (Very High Frequency)

Radars UHF et VHF avec les méthodologies pour restituer certaines caractéristiques de la couche limite et de la troposphère

Les instruments cités ci-dessus appartiennent au LA, mais nous utilisons et participons aussi au développement instrumental et algorithmique d’autres appareils de télédétection comme les radar de bande-C, les sodars, lidar.

Radar UHF

Radar UHF

Mesures aéroportées moyennes et turbulentes pour flux énergétiques et espèces en trace

Avions antee

Les avions instrumentés français sont gérés par l’unité mixte de service SAFIRE. Nous participons à la mise en oeuvre de ces avions durant les campagnes expérimentales, à l’élaboration des stratégies de vol, aux calibrage des mesures de base, au dépouillement et traitement des données, au développement de capteurs turbulents.

Depuis 2013, nous nous intéressons également aux drones,  et développons actuellement une sonde de turbulence miniaturisée.

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Certains de ces instruments sont en observation continue au Centre de Recherches Atmosphériques.

Moyens numériques

Malgré son investissement primordial et prioritaire dans la mesure, l’équipe s’est toujours appuyée dans ses études sur la modélisation numérique à méso-échelle (notamment Meso-NH), la LES (Large Eddy Simulation) ou les modèles analytiques. Nous travaillons notamment en collaboration avec les équipes de modélisation du laboratoire (équipe 2 PAME) et du CNRM (Equipe MOANA) en fonction des thèmes développés. Par ailleurs, nous effectuons des simulations LES avec le modèle LES du NCAR (collaboration avec le "boundary layer group").

water vapor mixing ratio

water vapor mixing ratio

Potential temperature

Potential temperature

Champ horizontal du rapport de mélange en eau vapeur (à gauche) et de la température potentielle (à droite) sur un domaine 50 km x 50 km simulé par LES (Meso-NH) dans la région de Niamey, lors d’un cas HAPEX-SAHEL (8 octobre 1992)où des structures cohérentes ont été observées et modélisées.
Responsable : Marie Lothon CR CNRS 100%
Participants : Sophian Arixi CDD ingénieur 100%
Yannick Bezombes IE CNRS 100%
Pierre-Etienne Brilouet Doctorant 50%
Bernard Campistron Physicien UPS Emeritat
Cheikh Dione Post-doctorant 100%
Florian Dupuy Doctorant 50%
François Gheusi Physicien adjoint 50%
Corinne Jambert MCF UPS 100%
Durand Pierre DR CNRS 100%
Fabienne Lohou MCF UPS 100%
Patrice Medina IR CNRS 100%
Federica Pacifico Post-doctorante 70%
Eric Pardyjak PR invité Univ. Utah 75%
Frédérique Saïd MCF UPS 100%

Et les passagers du vent...

                                                                                                                      ... dont l'aide est si précieuse!     :

Nom type de stage période thème
2017
Sophian Arixi CDD IE électronicien oct 2016 - jan 2018 Système d'acquisition d'une sonde de turbulence (MIRIAD)
Damien Aubril Stage GEEI avr - juin 2017 Contrôle automatique du fonctionnement d'un radar profileur de vent (P2OA)
Pierre-Etienne Brilouet Doctorant oct 2014 - sep 2017 Interaction air-mer en vent fort (HYMEX)
Cheikh Dione Postdoctorant juin 2015 - juin 2018 Analyse du cycle de vie des nuages bas en Afrique de l'Ouest (DACCIWA)
Florian Dupuy Doctorant oct 2015 - sep 2018 Vents catabatiques et couche stable nocturne (KASCADE)
Jonathan Mou Chi San AFPA mar - avr 2017 Système d'acquisition d'une sonde de turbulence (MIRIAD)
Eric Pardyjak PR invité aout 2016 - juil 2017 Couche limite stable en terrain complexe (KASCADE) et transitions (BLLAST)
Zaïda Gomez Zuri M2 mar - juil 2017 Mesure rapide des composantes du vent par sonde 5-trous pour un drone moyen-lourd (MIRIAD)
2016
Sophian Arixi CDD IE électronicien oct 2016 - jan 2018 Système d'acquisition d'une sonde de turbulence (MIRIAD)
Cheikh Dione Postdoctorant juin 2015 - juin 2018 Analyse du cycle de vie des nuages bas en Afrique de l'Ouest (DACCIWA)
Eric Pardyjak PR invité aout 2016 - juil 2017 Couche limite stable en terrain complexe (KASCADE) et transitions (BLLAST)
Léonard Roger M2 jan-juil 2016 Dissipation de l'énergie cinétique déduite des mesures de profileur de vent (HYMEX)
Mélodie Hulin M2 jan-juil 2016 Régimes de temps et impact sur le transport d'espèces (P2OA)
Franck AFPA   Système d'acquisition d'une sonde de turbulence (MIRIAD & OVLI-TA)
Florian Dupuy Doctorant oct 2015 - sep 2018 Vents catabatiques et couche stable nocturne (KASCADE)
Pierre-Etienne Brilouet Doctorant oct 2014 - sep 2017 Interaction air-mer en vent fort (HYMEX)
2015
Xavier Pedruzo Bagazgoitia Master étranger nov 2015 - mai 2015 Modélisation 1D d'un stratocumulus continental - DACCIWA.
Diego Bengochea L3 jan-avrl 2015 Restitution de l'humidité à partir des profileurs de vent - HYMEX.
Timothée Payan M2OASC fev-juin 2015 Caractéristiques dynamiques et microphysiques des pluies intenses - HYMEX.
Margaux Le May M1 mai-juillet 2015 Flux d'isoprène au-dessus de canopée - CHARMEX.
Théotime Charoy Elève ingénieur mars-août 2015 Mesure rapide d'humidité sur ATR-42.
Vincent Gervaise Elève ingénieur fev-juin 2015 Mécanique du vol, CFD, révision corps drone - OVLITA.
Lionel Stora AFPA   Liaison radio système d'acquisition drone-sol - OVLITA.
Pierre-Etienne Brilouet Doctorant UPS oct 2014 - oct 2017 Interaction air-mer en vent fort - HYMEX.
Erik Nilsson Postdoctorant oct 2014 - oct 2015 Analyse de la turbulence dans la couche de surface pendant la transition jour-nuit - BLLAST.
Clara Darbieu ATER (UPS) oct 2014 - oct 2015 Longues séries Pic du Midi - P2OA / ROSEA
Gert-Jan Duine Doctorant (UPS-CEA) oct 2012 - oct 2015 Couche stable - KASCADE
Cheikh Dione Postdoctorant déc 2014 - déc 2018

Analyse de la variabilité du cycle diurne à l'échelle inter et intra-saisonnière à partir de séries longues de P2OA - ROSEA.

Analyse de la variabilité du cycle diurne en Afrique de l'Ouest - DACCIWA.

2014
Cheikh Dione CDD avril-août 2014 Analyse de la variabilité du cycle diurne à l'échelle inter et intra-saisonnière à partir de séries longues de P2OA.
Gert-Jan Duine Doctorant (UPS-CEA) oct 2012 - oct 2015 Couche stable - KASCADE
Erik Nilsson Postdoctorant oct 2014 - oct 2015 Analyse de la turbulence dans la couche de surface pendant la transition jour-nuit.
Clara Darbieu Doctorante (UPS) oct 2011 - oct 2014 Transition de couche limite - BLLAST
Clara Darbieu ATER (UPS) oct 2014 - oct 2015 Longues séries Pic du Midi - P2OA / ROSEA
Iuiri alexandre Cernov de oliviera barbosa Elève ingénieur mars-juil 2014 Développement sonde de turbulence - OVLITA
2013
Steven Paupe Elève ingénieur (Mines d'Alès) mai-juil 2013 Restitution de l'humidité à partir de profileurs de vent - HYMEX
Thomas Lacordaire M1 avr-juin 2013 Analyses des données turbulente du mât de 60 m de P2OA
Guillaume Mespoulet M1 avr-juin 2013 Analyses des données turbulente du mât de 60 m de P2OA
Cheikh Dione Doctorant (Dakar) fév-août 2013 Initiation de la convection profonde - AMMA
Paul Barnéoud CDD fév-juil 2013 Traitement d'images de ciel total - P2OA / ROSEA
Clara Darbieu Doctorante (UPS) oct 2011-oct 2014 Transition de couche limite - BLLAST
Romain Baghi ATER oct 2012 - oct 2013 Emission biogéniques - MEDEE
Gert-Jan Duine Doctorant (UPS-CEA) oct 2012 - oct 2015 Couche stable - KASCADE
Mérouane Abbach AFPA août-oct 2013 Développement d'un système d'acquisition - OVLITA
Vincent Rabouin AFPA août-oct 2013 Développement d'un système d'acquisition - OVLITA
Laurent Billo AFPA oct-dec 2013 Développement d'un système d'acquisition - OVLITA
2012
Gert-Jan Duine Doctorant (UPS-CEA) oct 2012 - oct 2015 Couche stable - KASCADE
Julien Viven M1 jan-mar 2012 pluviométrie au CRA - FLUXPYR
Swanny Beaupère M1 avr-juin 2012 Ballons à volume constant - CHARMEX
Benoît Treil M1 avr-juin 2012 Ballons à volume constant - CHARMEX
Cheikh Dione Doctorant (Dakar) avr-déc 2012 Initiation de la convection profonde - AMMA
Clara Darbieu Doctorante (UPS) oct 2011-oct 2014 Transition de couche limite - BLLAST
Romain Baghi Doctorant (UPS) juil 2009 - oct 2012 Avion instrumentation - Disjunct Eddy Correlation
2011
Cheikh Dione Doctorant (Dakar) juillet-décembre 2011 Initiation de la convection profonde - AMMA
Clara Darbieu M2 fev-juin 2011 Transition de couche limite - BLLAST
Sandrine Cabon M2 fev-juil 2011 Emissions de gaz à effet de serre par une retenue hydroélectrique
Romain Baghi Doctorant (UPS) juin 2009 - oct 2012 Avion instrumentation - Disjunct Eddy Correlation
2010
Romain Mathon Elève ingénieur (INSA) fev-juil 2010 Développement mécanique du module de prélèvement - MEDEE
Aurélie Lavannant Elève ingénieure mai-juil 2010 Flux de chaleur et d'énergie - FLUXPYR
Guillaume Sokoloff M2 fev-juil 2010 Développement programme d’acquisition - MEDEE
Paul Barnéoud M1 avr-juin 2010 Caractérisation météorologique du site de Lannemezan
Pierre Lafrique M1 avr-juin 2010 Caractérisation météorologique du site de Lannemezan
Stéphane Beck M1 avr-juin 2010 Caractérisation météorologique du site de Lannemezan
Bertrand Lagnoux M1 avr-juin 2010 Caractérisation météorologique du site de Lannemezan
Romain Baghi Doctorant (UPS) juin 2009 - oct 2012 Avion instrumentation - Disjunct Eddy Correlation
Guylaine Canut Doctorante (UPS) oct 2007-oct 2010 Interaction Mousson/Harmattan - entraînement - AMMA
2009
Lei Liu Elève ingénieur (PFE) fev-juil 2009 Avion instrumentation - Disjunct Eddy Correlation
Clara Darbieu L3 Phys juin-juil 2009 Transition de couche limite - CERES
Yoonjung Lee Doctorante   Réseau de profileurs - AMMA
Ji-Ye Im Undergraduate juin-août 2009 Profileur UHF - AMMA
Romain Baghi Doctorant (UPS) juin 2009 - oct 2012 Avion instrumentation - Disjunct Eddy Correlation
Chandrashekar Desmukh Doctorant juin-août 2009 EPONGES
Guylaine Canut Doctorante (UPS) oct 2007-oct 2010 Interaction Mousson/Harmattan - entraînement - AMMA
Christian Jarnot CDD déc 2008-fév 2009 Instrumentation mât 60 m
2008
Christian Jarnot CDD déc 2008-fév 2009 Instrumentation mât 60 m
Nicolas Pastuschak IENM jan-juin 2008 radar MIT - structures organisées - AMMA
Saïdou Madougou Doctorant (UPS) mar-juin 2008 Profileur UHF - jet nocturne - AMMA
Carole Legorgeu M2 fev-juin 2008 Interaction Surface-atmosphère - AMMA
Yoonjung Lee Doctorante fev-avr 2008 Réseau de profileurs - AMMA
Mylène Saubier M1 avr-juin 2008 Rayonnement/dynamique - AMMA
Mehdi Khouk L3 MQM mar-juin 2008 Station météo UPS - capteurs - acquisition
Hellen Tsatis M2 fev-juin 2008 Modélisation - AMMA
Guylaine Canut Doctorante (UPS) oct 2007-oct 2010 Interaction Mousson/Harmattan - entraînement - AMMA
2007
Tin Muskardin Elève ingénieur (PFE) fev-juil 2007 Avion - mesure humidité rapide - Licor
Fabien Rozen Elève ingénieur (PFE) fev-juil 2007 Avion - mesure humidité rapide - Licor
Guylaine Canut M2 fev-juin 2007 Avion-sondages - Mousson/Harmattan - AMMA
Maryse Decap CDD IE mar-août 2007 Acquisition mesures mât instrumenté CRA - VALIMEV
Ishaaq Moosbaly L3 ITEC mar-juin 2007 Acquisition mesures mât instrumenté CRA - VALIMEV
Florent Brient M1 avr-juin 2007 Avion - taux de dissipation de la tubulence
Magali Buguet M1 avr-juin 2007 Avion - taux de dissipation de la tubulence
Guillaume Pommier M1 avr-juin 2007 Développement logiciel station flux
Jérémy Vouzeleaud M1 avr-juin 2007 Meso-NH - Interaction surface-atmosphère
José Rodriguez M1 avr-juin 2007 Meso-NH - Interaction surface-atmosphère
Gaëlle Herbert M1 avr-juin 2007 Meso-NH - Interaction surface-atmosphère
Saïdou Madougou Doctorant avr-juin 2007 Profileur UHF - jet nocturne - AMMA
Yoonjung Lee Doctorante   Réseau de profileurs - AMMA
Guylaine Canut Doctorante (UPS) oct 2007-oct 2010 Interaction Mousson/Harmattan - entraînement - AMMA
Mahdu Kalapureddy Post-doctorant nov 2007 - mai 2009 Profileurs UHF-VHF - AEJ - AMMA
Christian Jarnot CDD IE dec 2007 - fev 2008 Instrumentation mât CRA - VALIMEV
2006
Vincent Meut DUT avr-jun 2006 Station météo - capteurs - acquisition
Anne Eliot DUT avr-jun 2006 Station météo UPS - site web
Jean-Baptiste Rabe L3 ITEC mar-jun 2006 Station météo - capteurs - acquisition
Dorothée Lesouëf M1 avr-jun 2006 profileur UHF à Bamako - AMMA
Guylaine Canut M1 avr-jun 2006 profileur UHF à Bamako - AMMA

http://bibomp.sedoo.fr/LA/ANTEE

En cours de publication:

Dione, C., F. Lohou, M. Chiriaco, M. Lothon, S. Bastin, J.-L. Baray, P. Yiou and A. Colomb: The influence of synoptic circulations and local processes on temperature anomalies over three French observatories. In revision at Journal of Applied Meteorology and Climatology.

Duine G.-J., T. Hedde, P. Roubin, P. Durand, M. Lothon, F. Lohou, P. Augustin, and M. Fourmentin: Valley-driven flows in stable stratification - Observations in a complex orography area during the KASCADE field experiment. In revision at Quaterly J. Roy. Meteorol.

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