Laboratoire d'Aérologie - UMR 5560

Thierry HEDDE, LMTE CEA/CADARACHE

BARRET Pierre-brice — 2012-02-17T11:16:34Z

Le LMTE est en charge des études d'impact environnemental réglementaires pour les installations de Saclay, Marcoule et Cadarache et effectue la R&D nécessaire pour anticiper l'évolution de la législation. Dans ce contexte nous mettons en œuvre des outils de dispersion qui vont de l'échelle micrométéorologique (calculs CFD), jusqu'à l'échelle synoptique en passant par la méso-échelle (WRF-Flexpart). Pour le site de Cadarache nous nous intéressons notamment aux limites de validité des outils actuels et abordons la mise en place de nouveaux moyens permettant de simuler les phénomènes locaux comme les vents de vallée et la brise de mer soumis à forte influence orographique.

Mat instrumenté de 60 mètres - Projet FLUXPYR (2009 - 2012)

webmaster — 2012-01-11T15:58:49Z

Contact : Frédérique Saïd , Solène Derrien Voir en ligne : monthly QL

FLUXPYR is part of the POCTEFA Programme (Interreg IV-A, 2007-2013) and aims at developing a cross-border network of infrastructures (e.g. micro-meteorological stations, aerial platforms) and experts for the assessment and management of water, carbon and energy fluxes and stocks in agricultural and pastoral ecosystems in the Pyrenees. The long-term objective is to combine flux measurements, meteorological data, remote sensing techniques and modelling to produce predictive land use, productivity, carbon distribution and snow cover maps, and to assess the impacts of climate and land use change on Pyrenean ecosystems.

In this frame, a 60m tower has been equipped at 5 levels for mean wind, temperature, humidity, ozone, CO2 and radiation measurements as well as turbulent fluxes of sensible heat, latent heat and CO2. The 60 m mast is part of the network of flux measurements (see Figure 1) in a grassland area. Measurements will be conducted continuously during several years to be able to document climatic scales. The masts measurements will be useful to study intermediate scales between the grass parcel, the integrated landscape (grass parcels and woods as seen in Figure 2) and the satellite pixel.

The mast measurements also allow making process studies such as those performed in the frame of the BLLAST (Boundary Layer Late Afternoon and Sunset Turbulence) experiment during June and July 2011.

Finally the mast helps to train students to study atmospheric physics.

Fig. 1 : FluxPyr network

Fig. 2 : Google_map_of_the_area_around_the_mast


View_of_the_mast_from_the_north	View_from_the_mast_foot

View_to_the_north_from_the_60m_mast

Fig. 3 : Some views from or to the mast

SENSORS AND SAMPLING FREQUENCY

Level	Measured parameters	Unit	Frequency	Sensor
2.38 m	Temperature	°C	0.1 HZ	Campbell HMP45
2.38 m	Relative humidity	%	0.1 HZ	Campbell HMP45
1.4 m	Pressure	hPa	0.1 HZ	Barometer vaïssala PTB101B
0 m	Rainfall	mm	0.1 HZ	Rain Gauge ARG100
-0.05 m	Ground flux 1	Wm-2	0.1 HZ	Hukseflux HFP01
-0.05 m	Ground flux 2	Wm-2	0.1 HZ	Hukseflux HFP01
-0.05 m	Ground flux 3	Wm-2	0.1 HZ	Hukseflux HFP01

14.8 m	Wind speed	ms-1	0.1 HZ	Switching anemometer A100L2
14.8 m	Wind direction	deg	0.1 HZ	Vector instrument W200P wind vane
14.8 m	Temperature	°C	0.1 HZ	Campbell HMP45
14.8 m	Relative Humidity	%	0.1 HZ	Campbell HMP45

29.4 m	Temperature	°C	1 HZ	Campbell HMP45
29.4 m	Relative humidity	%	1 HZ	Campbell HMP45
27.6 m	Ozone concentration	ppbv	1 HZ	Environnement SA O341M
29.3 m	Temperature	°C	10 HZ	Campbell Csat 3D Sonic anemometer
29.3 m	3 wind components	ms-1	10 HZ	Campbell Csat 3D Sonic anemometer
29.3 m	Water vapour mixing ratio	mmole m-3	10 HZ	Licor 7500A CO2/H2O analyser
29.3 m	CO2 mixing ratio	mmole m-3	10 HZ	Licor 7500A CO2/H2O analyser
29.3 m	pressure	kPa	10 HZ	Licor 7500A CO2/H2O analyser

45.6 m	Temperature	°C	1 HZ	Campbell HMP45
45.6 m	Relative humidity	%	1 HZ	Campbell HMP45
45.3 m	Wind speed	ms-1	1 HZ	Wind monitor Young 05103
45.3 m	Wind direction	deg	1 HZ	Wind monitor Young 05103
45.8 m	Temperature	°C	10 Hz	Gill master pro 3D sonic anemometer
45.8 m	3 wind components	ms-1	10 Hz	Gill master pro 3D sonic anemometer

61.6 m	Temperature	°C	1 HZ	Campbell HMP45
61.6 m	Relative humidity	%	1 HZ	Campbell HMP45
61.7 m	4 radiative components	Wm-2	1 HZ	CNR1 Kipp Zonen
61.4 m	Temperature	°C	10 Hz	Campbell Csat 3D Sonic anemometer
61.4 m	3 wind components	ms-1	10 Hz	Campbell Csat 3D Sonic anemometer
61.4 m	Water vapour fluctuations	mV	10 Hz	Campbell KH20 hygrometer

OPERATING

Energy fluxes are calculated with the eddy correlation method, using a matlab processing with similar steps as EDIRE's. Monthly post-processing reports with fluxes and mean parameters are also provided there.

SOME RESULTS

Radiative net fluxes are similar , from July to October, during both years. Ground fluxes and sensible heat fluxes have roughly the same amplitude (absolute value) .

CO2 fluxes are stronger (absolute value) during daytime, from July to September 2010 than during the same period in 2011. This can be linked to the fact that turbulence is stronger and CO2 concentration in the air is higher during this period.

The Bowen ratio is lower than 1 during the period when the vegetation is active.

Composite days of mean monthly values of fluxes : Rn=net radiation ; H, sensible heat flux at , LE, latent heat flux and CO de CO2, G is the conduction flux into the ground.

SUPPORT

FluxPyr is supported by the European POCTEFA Programme EFA 34/08 - Interreg IV-A, which provided the Licor 30m hygrometer and part of the operating budget. CNRS and Université Paul Sabatier supported all the remaining equipment and operating budget.

DARBIEU Clara

STRADA Susanna — 2011-12-14T13:50:19Z

Sujet : mpact de la pollution asiatique sur la composition de la haute troposphè
Mots-clés : couche limite, turbulence, après-midi,surface,hétérogénéité
Equipe : ANTEE
Directeur(s) de thèse : Fabienne Lohou, Marie Lothon

Résumé : Dans une journée de beau temps, avec le chauffage du sol par le rayonnement solaire incident, une couche d'air se développe entre le sol et l'atmosphère libre, dans laquelle la turbulence joue un rôle primordial dans les transferts d'énergie surface/atmosphère. C'est notamment dans cette couche d'air, mélangée par la turbulence, que les flux d'énergie, de chaleur, d'humidité, de quantité de mouvement, et les transports de polluants émis en surface se font, entre la surface terrestre et l'atmosphère libre. Le moteur de la turbulence dépendant grandement des propriétés de surface (température, humidité), cette « couche limite » a un cycle diurne marqué, en raison du cycle diurne du soleil. La nuit, une couche stable se développe, associée au refroidissement du sol par rayonnement. La source d'énergie turbulente à l'interface n'a alors plus la même origine.

L'évolution à partir du milieu de l'après-midi et la transition de la couche de mélange vers une couche résiduelle en fin d'après-midi restent mal perçues et très peu étudiées. La délimitation même de la couche limite à ce moment du cycle diurne, où les forçages sont faibles et en compétition, est délicate. Les critères de définition atteignent leur limite et les lois réduites ne s'appliquent plus non plus. Pourtant, cette transition vers la couche limite nocturne stable est importante notamment pour l'interaction des échelles et l'échange de matière, puisque la partie résiduelle surplombant la couche stable peut se trouver ventilée dans la troposphère libre, si bien que la vapeur d'eau et les polluants émis à la surface et mélangés dans la couche convective au cours de la journée peuvent ainsi être transférés dans l'atmosphère libre et transportés à plus grande échelle.

Cette problématique est le centre du projet international intitulé BLLAST (Boundary Layer Late Afternoon and Sunset Turbulence), qui regroupe des chercheurs européens et américains pour mieux comprendre les processus turbulents pendant cette phase, et améliorer les paramétrisations de la couche limite de façon à ce que cette phase du cycle diurne soit mieux représentée et prédite. Du 14 juin au 8 juillet, une campagne terrain s'est déroulée au Centre de Recherche Atmosphérique, site instrumental de l'Observatoire Midi-Pyrénées/Laboratoire d'Aérologie. Cette campagne a réuni de nombreux moyens d'observation (avions, drônes, ballons sondes et captifs, lidar, radar, stations au sol) et des moyens numériques (modèles de prévision, modèles de recherche à l'échelle des grands tourbillons).

C'est dans le contexte du projet BLLAST que se déroule cette thèse, avec une partie expérimentale et une étude numérique. En effet, il s'agit dans un premier temps de caractériser l'évolution dans le temps de la structure verticale turbulente de la couche limite lors de son passage d'un état de couche limite pleinement développée et convective à un état de couche limite nocturne. Ce travail sera fait tant à partir de l'analyse des données expérimentale qu'à partir de simulation idéalisée pour définir le rôle de la stratification qui se met en place dans l'après-midi sur l'évolution de la couche limite et le devenir de la couche résiduelle et pour étudier la décroissance de la turbulence. Il s'agit de se poser les questions sur la définition des éléments importants (différentes couches d'air et zones d'interface), sur les outils de normalisation qui peuvent être utilisés dans cette transition, et sur les estimateurs des paramètres turbulents et non turbulents. Cette phase est d'autant plus délicate que les définitions ou les outils habituels d'approche statistique de la turbulence ne sont plus valables pendant cette phase transitoire.

Dans un deuxième temps, l'accent sera mis, sur le rôle de la surface durant cette phase transitoire. Il s'agit de comprendre comment la structure verticale turbulente de la couche limite répond à l'arrêt progressif du transfert d'énergie en surface et ce en fonction du type de surface. De plus, chaque surface ayant ses propres échelles de temps, quels sont alors les rôles des hétérogénéités dans la phase de transition de la couche mélangée vers la couche stable. Le rôle de la surface sera abordé expérimentalement avec le réseau de station de mesure rapide au sol et par modélisation. Plusieurs simulations sont envisagées : 1/ des simulations idéalisées avec une surface homogène dont on peut modifier les caractéristiques (humidité, végétations), 2/ des simulations idéalisées avec deux types de surface pour évaluer l'impact de cette hétérogénéité sur la période de fin d'après-midi et les évolutions des échelles de la turbulence, 3/ une simulation réelle avec une surface complexe telle qu'elle est sur le plateau de Lannemezan.

Deux modèles Large Eddy Simulation seront utilisés : celui développé par (i) le Laboratoire d'Aérologie/CNRM et (ii) le National Center for Atmospheric Research (NCAR/USA). Utilisés à très haute résolution, pour résoudre les échelles de la turbulence, et couplés à des modèles de surface, ils sont des outils idéaux à associer aux observations.

MEETOO Cherina

STRADA Susanna — 2011-12-08T13:44:44Z

Sujet : Etude de la cyclogénèse tropicale sur le sud-ouest de l'océan Indien. Conditions synoptiques et de moyenne échelle.
Mots-clés : Cyclones tropicaux, analyse statistique, conditions synoptiques, conditions de moyenne échelle, ondes tropicales, oscillation de Madden-Julian, El Nino Southern Oscillation, Océan Indien.
Equipe : SP (Systèmes précipitants)
Directeur(s) de thèse : ROUX Frank

Résumé :

BERGER Alexandre

STRADA Susanna — 2011-12-07T15:26:23Z

Sujet : Évaluation de la production chimique de particules d'aérosols organiques secondaires dans les nuages à partir de simulations à méso-échelle de nuages observés à la station du Puy de Dôme
Mots-clés : Aérosols Organiques Secondaires, chimie troposphérique multiphase, nuage orographique, Puy de Dôme, qualité de l'air, MésoNH
Equipe : O3P
Directrice de thèse : MARI Céline, Maud Leriche, Laurent Deguillaume (LaMP, Clermont-Ferrand)

Résumé : La caractérisation et la quantification des sources d'aérosols organiques secondaires, actuellement encore très mal connues, sont primordiales à la fois dans le domaine de la qualité de l'air, des impacts sur la santé, de la pollution et du changement climatique. Les produits d'oxydation des composés organiques volatils dans l'atmosphère sont des précurseurs de particules d'aérosols organiques secondaires (AOS). Ces produits oxydés sont en général solubles et peuvent conduire à la formation de composés moins volatils dans la phase liquide. C'est une nouvelle voie de formation d'AOS dans les nuages qui est potentiellement importante et est encore très mal comprise et quantifiée. Le but de ce travail sera d'évaluer l'importance de la formation d'AOS via la chimie aqueuse dans les nuages à partir de la photochimie de l'isoprène qui est le composé organique majoritairement émis par la végétation dans l'atmosphère. Ceci contribuera à caractériser l'évolution des particules et de leurs précurseurs dans le champ proche de l'émission biogénique d'isoprène. Pour cela, le modèle Méso-NH et la base de données de la station du Puy de Dôme seront utilisés. Ce travail nécessitera un développement du modèle afin d'inclure la réactivité chimique appropriée ainsi que les processus couplant la réactivité aqueuse et la chimie des particules d'aérosols. Au moins deux cas d'étude correspondants à la formation de nuage orographique au Puy de Dôme, l'un au printemps, l'autre à l'automne, seront sélectionnés dans la base de données. Dans un premier temps, une première analyse fine des processus majoritaires sera effectuée à partir de tests de sensibilité sur des simulations 2D idéalisées des cas d'études avec MésoNH. Dans un deuxième temps, le modèle Méso-NH en mode cas-réel sera appliqué aux cas d'étude afin de quantifier la masse d'AOS produite par les voies en phase aqueuse en comparaison à celle produite par la chimie gazeuse seule. Une attention particulière sera portée au traitement des émissions biogéniques d'isoprène et des émissions d'origine anthropique dans le modèle. Dans cette phase, le modèle sera comparé aux mesures observées à la station.

TOCQUER Flore

STRADA Susanna — 2011-12-07T15:02:32Z

Sujet : Impact de la pollution asiatique sur la composition de la haute troposphère-basse stratosphère : assimilation de données spatiales (IASI) et modélisation méso-échelle
Mots-clés : Inde, mousson, UTLS, transport, impact, méso-nh, IASI
Equipe : O3P (Ozone et Précurseurs)
Directeur(s) de thèse : MARI Céline, BARRET Brice

Résumé : Suite à sa forte croissance économique, l'Asie émet des quantités de polluants en augmentation constante dans l'atmosphère. Cette pollution sous forme d'aérosols et de gaz (NOx, COV) est bien sûr responsable de la dégradation de la qualité de l'air régionale. Au travers de leur forçage radiatif, l'augmentation de certains polluants (aérosols, O3) participent aussi à des modifications de la structure thermique et de la circulation troposphériques et contribuent au changement climatique. Des études récentes ont montré que, durant la saison de mousson, la pollution émise en Asie du sud pouvait être transportée jusqu'aux altitudes de la tropopause et se trouver confinée dans l'Anticyclone de la Mousson Asiatique (AMA) qui s'étend de la Méditerranée au Pacifique. Les modifications induites sur les distributions d'O3 et de vapeur d'eau dans la Haute Troposphère-Basse Stratosphère (UTLS), région ou l'effet de serre de ces gaz est maximum, ont un impact sur le forçage radiatif de l'atmosphère. D'autre part, l'onde d'altitude créée par la mousson asiatique (et dont fait partie l'AMA) modifie les schémas classiques du transport hémisphérique d'Ouest en Est. Il en découle une contribution asiatique sans doute importante à la pollution atmosphérique en Méditerranée qui est un carrefour des routes de transport privilégiées de polluants en été. La documentation de ces routes de transport est un des objectifs du chantier Méditerranée (CHARMEX) au travers du déploiement d'avions instrumentés sur une région englobant le bassin ouest méditerranéen.

Les processus dynamiques et chimiques responsables de l'accumulation de polluants dans l'UTLS asiatique et de leur transport potentiel vers la Méditerranée sont très incertains. La connaissance et les hypothèses actuelles reposent sur des outils de modélisation à grande échelle qui ne permettent pas d'appréhender les processus aux échelles auxquelles ils ont lieu. Il est donc nécessaire de quantifier leur impact à des échelles allant de celle de la région du sud asiatique à celle du système convectif.

Pour documenter la composition de la troposphère et de l'UTLS asiatique, le premier axe du travail de thèse portera sur l'utilisation d'observations spatiales. Le sondeur Metop/IASI permet de quantifier l'O3 et le CO dans la troposphère et l'UTLS avec une couverture globale journalière. Le Laboratoire d'Aérologie (LA) participe au traitement et à la validation des données de CO et d'O3 IASI (projet IASI-Chimie). L'assimilation de ces données à l'aide du système Valentina-MOCAGE (collaborations avec Météo-France et le CERFACS) conduira à l'obtention de distributions 4D à partir desquelles pourront être déterminés les flux des espèces cibles entre les différentes régions. Les observations d'autres sondeurs spatiaux seront utilisées pour compléter la caractérisation de la composition de la troposphère asiatique (NO2, aérosols etc.) et les conditions météorologiques (nuages, systèmes convectifs). Enfin, les observations aéroportées du programme IAGOS (LA) seront utilisées pour valider les champs assimilés et caractériser finement les distributions verticales de CO et d'O3 en Asie.

L'analyse précédente permettra d'identifier des cas d'étude exemplaires correspondant à des situations climatologiques et à des anomalies saisonnières. Ces cas d'étude serviront de base pour l'identification et la quantification des chemins de transport depuis les sources de polluants jusqu'à l'UTLS à l'aide de simulations avec le modèle Méso-NH (collaboration avec Météo-France) qui couple météorologie et chimie à haute résolution. Les simulations cibleront d'abord les processus de transport au travers de l'utilisation de traceurs passifs. Il sera en particulier intéressant de comparer le transport vertical à l'ouest de la chaîne himalayenne (convection très profonde) et à l'est (systèmes convectifs stratiformes). Ces simulations permettront aussi une première estimation de l'importance relative des régions et des processus (transport, feux domestique, industrie, feux de biomasse, éclairs) émetteurs de polluants. Le bilan complet des processus chimiques (émissions, photochimie, lessivage) sera établi dans un deuxième temps.

Ce projet de thèse s'intègre dans les thématiques prioritaires du LA (Université Toulouse III/CNRS) et de l'équipe O3P dont il met à profit l'expertise dans les domaines des observations aéroportées (IAGOS) et spatiales (IASI) et dans le domaine de la modélisation méso-échelle de la chimie atmosphérique (Méso-NH). Il s'est aussi construit autour de collaborations régionales fortes avec Météo-France (assimilation de données spatiales, Méso-NH) et le CERFACS (Valentina). D'autre part, cette thèse s'intègre dans le programme IASI-Chimie financé par le CNES. Enfin, au travers de l'étude des téléconnections entre Asie et Méditerranée, ce projet participera au chantier international CHARMEX.

CAILLEAUD Emilie

STRADA Susanna — 2011-12-07T14:57:25Z

Sujet : Cycles du carbone et de l'azote et émissions de gaz à effet de serre du barrage Petit Saut (Guyane Française)
Mots-clés : émissions, réservoir, gaz à effet de serre, oxydation du méthane, cycle du carbone
Equipe : EDI (Émissions Dépôts Impacts)
Directeur(s) de thèse : Dominique Serça

Résumé : L'énergie hydroélectrique, longtemps considérée comme une énergie propre, est maintenant connue comme une source non négligeable de GES tels le CO2 et le CH4. Actuellement, on estime que les barrages représentent entre 1 à 4% des émissions anthropiques de CO2 et entre 5 à 20% des émissions de CH4 (St Louis et al, 2000 ; Barros et al., 2011). Plus de 50% de ces émissions auraient lieu au niveau de la zone tropicale.

Le barrage de Petit Saut est l'un des plus documenté au monde, 3 thèses se sont en effet succédées et un suivi environnemental est réalisé à un rythme mensuel depuis sa mise en eau en Janvier 1994. Il a été montré que les émissions de CO2 et de CH4 par Petit Saut sont dues à la dégradation de la matière organique (MO) des sols et de la végétation mis en eau. En milieu tropical, les températures élevées et la forte demande en oxygène liée à la dégradation de la MO ennoyée favorisent la production de CO2, l'établissement de conditions anoxiques et donc la production de CH4. Récemment des travaux de recherche ont mis en évidence les émissions d'un troisième GES, le N2O (Guérin et al, 2008). Après la mise en eau du barrage les émissions ont diminué puis se sont stabilisées (Abril et al., 2005). En effet, 10 ans après, le stock initial de MO dans le réservoir a perdu sa fraction facilement dégradable.

L'un des buts de la thèse est de caractériser l'ensemble des flux de N2O présents sur le système Petit Saut. Les récentes mesures à Nam Theun 2 (Laos) ont notamment montré que ce gaz pouvait s'échapper du réservoir par ébullition. La voie principale d'émission du CH4 est le dégazage en aval des turbines contrairement au CO2 plus soluble dans l'eau. La solubilité du N2O est intermédiaire, on peut donc supposer qu‘une part non négligeable de ce gaz s'échappera par cette voie.

L'autre but majeur est de mieux comprendre les différentes composantes du cycle du carbone. Suite à l'émission vers l'atmosphère sous forme de CO2 et de CH4 de la partie la plus facilement dégradable du stock de carbone ennoyé lors de la mise en eau de la retenue, les émissions se sont stabilisées. Nous ne savons pas si le carbone émis vers l'atmosphère provient toujours du stock de MO immergé ou si ce sont les apports du bassin versant qui alimentent le système. Afin de résoudre cette question, un bilan de carbone de la retenue sera réalisé. Il comprendra la quantification (1) des quantités de carbone intrants et sortants du système Petit Saut (CO2, CH4, MO et carbone inorganique), (2) de la sédimentation de carbone au fond du réservoir et (3) des quantités de carbone restant dans les sols initialement ennoyés. Les mesures précédentes permettront de quantifier les flux mais la MO prélevée dans les différents compartiments du réservoir sera un mélange de la MO de différentes origines (allochtone et autochtone) et il faudra identifier les différentes sources et transformations de ce carbone.

SIVIA Sandra Gurwinder

STRADA Susanna — 2011-12-06T17:19:48Z

Sujet : Simulations numériques et paramétrisation de panaches volcaniques observés à l'Ile de la Réunion
Mots-clés : flux de chaleur, LES, simulations numériques, panaches convectifs , émissions volcaniques
Equipe : O3P
Directeur(s) de thèse : MARI Céline et GHEUSI Francois

Résumé : FournEx est un projet multidisciplinaire réunissant les volcanologues de l'OVPF (Observatoire Volcanique du Piton de la Fournaise), des atmosphériciens et volcanologues de l'Université de la Réunion, des ingénieurs de l'agence locale de qualité de l'air (ORA –Observatoire Réunionnais de l'Air), et MétéoFrance Réunion. De plus, des laboratoires métropolitains – le CNRMGAME, le LA et le LSCE – se joignent au projet autour d'une campagne d'observation des panaches volcaniques et sur des aspects de modélisation atmosphérique.

Le projet FournEx vise à améliorer les outils d'analyse des risques sanitaires et sur les écosystèmes à la Réunion spécifiquement liés au volcan. Le projet sera l'occasion d'appliquer à des préoccupations environnementales concrètes une recherche de pointe en matière d'interactions aérosols/gaz et de leur représentation dans les modèles numériques. Il permettra en outre de développer un outil numérique de prévision de la dispersion du panache volcanique en cas d'éruption et de la pollution associée, affectant régulièrement les zones densément peuplées du pourtour de l'île.

Dans ce contexte, les objectifs de la thèse sont de développer une capacité à simuler avec des modèles numériques à résolution kilométrique munis de paramétrisations spécifiquement développées :
les injections profondes d'émissions volcaniques dans la basse et moyenne troposphère, qui sont la conséquence des panaches convectifs liés aux dégagements localisés mais très intenses de chaleur sensible près des bouches éruptives.
les nuages minces ou profonds se formant lorsque les coulées de lave entrent en contact avec l'océan : leur développement, leur dynamique, les précipitations associées et leur dispersion.

Le travail de thèse est envisagé en trois volets : 1) Quantification des sources de chaleur 2) Simulations « Large Eddy » (LES) de panaches volcaniques 3) Paramétrisation du panache convectif , du transport vertical et du détraînement associés

Finalement, ces paramétrisations seront testées avec MésoNH sur un ou plusieurs cas réels d'éruption, en particulier si un tel événement est observé durant la phase de mesures intensives du programme FournEx – dans le cas contraire, des observations collectées durant une éruption passé d'un volcan du même type seront utilisées pour valider les simulations.

Paramétrisations de la physique des nuages et des précipitations

webmaster — 2011-11-14T09:00:00Z

La représentation explicite des nuages et leur évolution dans les modèles de mésoéchelle à haute résolution est un des objectifs majeurs du groupe PAME. Cette capacité de maîtriser la paramétrisation des processus microphysiques pour les nuages en phase mixte trouve une application immédiate et variée pour les nombreux sujets développés au sein du groupe (hydrologie, télédétection, électricité, chimie en phase aqueuse). Les travaux menés sur ce thème ont par ailleurs un impact direct sur le modèle de prévision du temps AROME mis en œuvre par Météo-France.

Initiation et développement d'un orage grêligène sur le nord de la Forêt Noire le 15 Juillet 2007 : la convection démarre de manière sporadique sur les crêtes montagneuses en réponse au réchauffement diurne puis s'organise en orage mono cellulaire sous le vent du Feldberg avant de se propager vers le nord-est. Le volume grisé matérialise la zone précipitante qui atteint 14 km d'altitude. La zone bleue correspond à l'enclume du système orageux. Elle est composée de fines particules de glace qui sont entraînées vers l'est sous l'action des vents d'altitude. Simulation Méso-NH à 500 m de résolution horizontale. Vue depuis le sud ouest. Cliquer sur l'image pour démarrer l'animation.

Objectifs

Améliorer le schéma standard et son évaluation pour des situations inédites ou difficiles à simuler (orage à grêle, brouillard, précipitations nivales, etc.) ;
Développer le schéma à 2 moments pour les nuages en phase mixte (prédisant rapport de mélange et concentration) ;
Proposer une hiérarchie de paramétrisations microphysiques des plus simples aux plus complexes adaptées à l'ensemble des échelles spatiales considérées ;
Aborder la physique des nuages à l'échelle sous-maille et introduire une représentation stochastique des processus microphysiques.

Approche

Modélisation Meso-NH 3D à haute résolution de la structure des nuages ;
Couplage avec des champs 3D d'aérosols actifs : CCN et IFN ;
Panoplie de cas tests idéalisés et de cas réels caractéristiques à simuler.

Personnels

J.-P. Chaboureau, M. Leriche, J.-P. Pinty, E. Richard.

Collaboration

C. Lac et P. Bouyssel (CNRM/MétéoFrance).

Références

Chaboureau, J.-P., and J.-P. Pinty, 2006 : Evaluation of a cirrus parameterization with Meteosat Second Generation observations, Geophys. Res. Lett., 33, L03815, doi:10.1029/2005GL024725. doi:10.1029/2005GL024725
Cohard, J.-M., and J.-P. Pinty, A comprehensive two-moment warm microphysical bulk scheme. I : Description and tests, Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 126, 1815-1842, 2000. doi:10.1002/qj.49712656613
Lascaux, F., E. Richard, and J.-P. Pinty, 2006 : Numerical simulations of three MAP IOPs and the associated microphysical processes, Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 132, 1907-1926. doi:10.1256/qj.05.197
Richard, E., S. Cosma, P. Tabary, J.-P. Pinty, and M. Hagen, 2003 : High-resolution numerical simulations of the convective system observed in the Lago Maggiore area on 17 September 1999 (MAP IOP 2a), Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 129, 543-563. doi:10.1256/qj.02.50
Stein, J., E. Richard, J.-P. Lafore, J.-P. Pinty, N. Asencio, and S. Cosma, 2000 : High-resolution non-hydrostatic simulations of flash-flood episodes with grid-nesting and ice-phase parameterization, Meteorol. Atmos. Phys., 72, 203-221. doi:10.1007/s007030050016

Projets et campagnes de mesures

COPS (Convective and Orographically-induced Precipitation Study)
HyMeX (HYdrological cycle in Mediterranean EXperiment)

Prévisibilité des systèmes précipitants

webmaster — 2011-11-14T09:00:00Z

Les phénomènes météorologiques extrêmes, provoquant de graves dégâts matériels et des pertes en vies humaines ont pour conséquence une attente croissante d'informations et d'avertissements de la société. Malgré les progrès de la météorologie, les précipitations intenses restent difficiles à prévoir. Si le contexte de grande échelle est généralement bien identifié, la prévision de ces événements demeure délicate en raison d'un manque d'information sur leur préconditionnement qui met en jeu toute une hiérarchie de processus intervenant de manière non-linéaire jusqu'aux échelles les plus fines.

Objectifs

Identifier des sources d'incertitudes associées à la prévision numérique du temps pour améliorer la prévision des précipitations intenses ;
Comprendre comment l'environnement synoptique des dépressions influence leur cycle de vie et l'organisation des précipitations associées ;
Quantifier l'influence des structures dynamiques d'altitude sur les phénomènes intenses de moyenne échelle ;
Quantifier la prévisibilité des phénomènes précipitants

Approches

Modélisation Méso-NH ;
Simulations d'ensemble ;
Modules d'inversion du tourbillon potentiel ;
Modélisation MIMOSA (advection lagrangienne du tourbillon potentiel) ;
Évaluation des résultats par l'approche “modèle vers satellite" ;
Observations spatiales ;
Observations in situ (Centre d'Observation Régional pour la Surveillance du Climat et de l'environnement Atmosphérique et océanographique en Méditerranée occidentale - CORSiCA).

Personnels

J.-P. Chaboureau, S. Fresnay, A. Hally, D. Lambert, F. Pantillon, E. Richard.

Collaborations

P. Arbogast (CNRM/Météo-France), C. Claud (LMD), V. Ducrocq (CNRM/Météo-France), A. Hauchecorne (LATMOS).

Références

Argence, S., D. Lambert, E. Richard, J.-P. Chaboureau, P. Arbogast, and K. Maynard, 2009 : Improving the numerical prediction of a cyclone in the Mediterranean by local potential vorticity modifications. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 135, 865-879. doi:10.1002/qj.422
Argence, S., D. Lambert, E. Richard, J.-P. Chaboureau, and N. Söhne, 2008 : Impact of initial conditions uncertainties on the predictability of heavy rainfall in the Mediterranean : A case study. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 134, 1775-1788. doi:10.1002/qj.314
Chaboureau, J.-P., F. Pantillon, D. Lambert, E. Richard, and C. Claud, 2011 : Tropical transition of a Mediterranean storm by jet crossing. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., doi:10.1002/qj-960, in press. doi:10.1002/qj.960
Chaboureau, J.-P. and C. Claud, 2006 : Satellite-based climatology of Mediterranean cloud systems and their association with large-scale circulation, J. Geophys. Res., 111, D01102, doi:10.1029/2005JD006460. doi:10.1029/2005JD006460
Clark, H., and J.-P. Chaboureau, 2010 : Uncertainties in short-term forecasts of a Mediterranean heavy precipitation event : Assessment with satellite observations. J. Geophys. Res., 115, D22213, doi:10.1029/2010JD014388. doi:10.1029/2010JD014388
Pantillon, F., P. Mascart, J.-P. Chaboureau, C. Lac, J. Escobar, and J. Duron, 2011 : Seamless MESO-NH modeling over very large grids, C. R. Mecanique, 339, 136-140. doi:10.1016/j.crme.2010.12.002

Projets et campagnes de mesures

COPS (Convective and Orographically-induced Precipitation Study)
CYPRIM (CYclogeneses and PRecipitation Impacting the Mediterranean regions)
DRIHM (Distributed Research Infrastructure for Hydro-Meteorology)
HyMeX (HYdrological cycle in Mediterranean EXperiment)
MEDEX (MEDiterranean EXperiment on “Cyclones that produce high impact weather in the Mediterranean”)
THORPEX (THe Observing system Research and Predictability EXperiment)