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.
Objectifs
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
Terrain complexe
Ces dernières années, nous avons étudié la couche limite en terrain complexe dans plusieurs cadres:
- la couche stable et les vents catabatiques, dans le cadre du projet KASCADE, à travers deux campagnes de mesures hivernales, en 2012-2013 et plus récemment en hiver 2016-2017.
- la transition de fin d’après-midi de la couche limite en terrain complexe, 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, près du massif des Pyrénées.
- la circulation plaine-montagne qui s’établit entre la plaine du sud-ouest de la France et la chaîne des Pyrénées, dans le cadre de la P2OA.
Afrique de l’Ouest
Nous avons aussi poursuivi nos recherches sur l’interaction entre le système de Mousson de l’Afrique de l’Ouest et la couche limite: un peu à la suite du grand programme AMMA (avec sa campagne intensive de 2006) dans lequel nous avions étudié la couche limite sahélienne et son rôle dans le cycle diurne de la mousson, nous participons maintenant au projet DACCIWA, pour étudier le 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.
Méditerrannée
Dans le cadre des programmes multidisciplinaires autour de la Méditerranée, nous avons participé aux projets 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)
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 |
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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
Moyen expérimentaux et numériques
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) 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 à volume constant
Station de radiosondages MODEM, ballon captif, ballons à volume constant mis en œuvre par le CNES
Mesures par télédétection :
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
Mesures aéroportées moyennes et turbulentes pour flux énergétiques et espèces en trace
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.
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 | 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. |
Composition de l’équipe
Responsable : | Marie Lothon | CR CNRS | 100% |
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Participants : | Sara Alaoui-Sossé | Doctorante | 50% |
Sophian Arixi | CDD ingénieur | 100% | |
Yannick Bezombes | IE CNRS | 100% | |
Bernard Campistron | Physicien UPS | Emeritat | |
Cheikh Dione | Post-doctorant | 100% | |
Florian Dupuy | Doctorant | 50% | |
François Gheusi | Physicien adjoint | 50% | |
Corinne Jambert | MCF UPS | 100% | |
Francis Durand | Postdoctorant | 100% | |
Pierre Durand | DR CNRS | 100% | |
Fabienne Lohou | MCF UPS | 100% | |
Patrice Medina | IR CNRS | 100% | |
Federica Pacifico | Post-doctorante | 70% | |
Carlos Roman Cascon | Postdoctorant invité | 50% | |
Frédérique Saïd | MCF UPS | 100% | |
Maurin Zouzoua | Doctorant | 100% |
Et les passagers du vent…
… dont l’aide est si précieuse! :
Nom | type de stage | période | thème |
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2019 | |||
Francis Durand | Post-doctorant | avr 2018 – avr 2019 | Mesure de la turbulence par drone (EG2R) |
Maurin Zouzoua | Doctorant | 2018 – 2020 | Transition des nuages de stratus formés la nuit vers les cumulus de convection en journée, DACCIWA. |
Sara Alaoui-Sossé | Doctorante | oct 2017 – oct 2020 | Observation de la structure turbulente observée par drones |
Carlos Roman Cascon | Postdoctorant | jan 2018 – dec 2018 | Rôle de la variabilité de l’humidité du sol et de l’occupation des sols sur la variabilité des flux de surface. |
2018 | |||
Francis Durand | Post-doctorant | avr 2018 – avr 2019 | Mesure de la turbulence par drone (EG2R) |
Maurin Zouzoua | Doctorant | 2018 – 2020 | Transition des nuages de stratus formés la nuit vers les cumulus de convection en journée, DACCIWA |
Sara Alaoui-Sossé | Doctorante | oct 2017 – oct 2020 | Observation de la structure turbulente observée par drones |
Carlos Roman Cascon | Postdoctorant | jan 2018 – dec 2018 | Circulation plaine-montagne, impact sur le transport de dioxyde de carbone |
Cheikh Dione | Postdoctorant | juin 2015 – juillet 2018 | Analyse du cycle de vie des nuages bas en Afrique de l’Ouest (DACCIWA) |
Imen Turki | M1 | avr – mai 2018 | Impact des brises de montagne sur les flux et le transport de gaz à effet de serre (H2O et CO2) |
Pablo Compargue | M1 | avr – mai 2018 | Impact des brises de montagne sur les flux et le transport de gaz à effet de serre (H2O et CO2) |
Nicolas Legendre | M2 | fev – juin 2018 | Analyse des émissions biogéniques par les forêts des Landes (LANDEX) |
2017 | |||
Sara Alaoui-Sossé | Doctorante | oct 2017 – oct 2020 | Observation de la structure turbulente observée par drones |
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 |
Publications
http://bibomp.sedoo.fr/LA/ANTEE
En cours de publication:
Kalthoff, N., Lohou, F., Brooks, B., Jegede, G., Adler, B., Babić, K., Dione, C., Ajao, A., Amekudzi, L. K., Aryee, J. N. A., Ayoola, M., Bessardon, G., Danuor, S. K., Handwerker, J., Kohler, M., Lothon, M., Pedruzo-Bagazgoitia, X., Smith, V., Sunmonu, L., Wieser, A., Fink, A. H., and Knippertz, P.: An overview of the diurnal cycle of the atmospheric boundary layer during the West African monsoon season: Results from the 2016 observational campaign, Atmos. Chem. Phys. Discuss., https://doi.org/10.5194/acp-2017-631, in review, 2017.