MECANO – Microphysique, Électricité, Convection, Aérosols, Nuages et Océanographie
MECANO – Microphysique, Électricité, Convection, Aérosols, Nuages et Océanographie
L’équipe MECANO (Microphysique, Electricité, Convection, Aérosols, Nuages et Océanographie) s’intéresse aux phénomènes météorologiques intenses, et leurs impacts sur l’atmosphère, les continents et les océans. Ses études portent sur les processus physiques et leur représentation numérique dans les modèles, sur l’évolution des propriétés de l’atmosphère, principalement des nuages et des éclairs, en lien avec le changement climatique, et enfin sur les processus océaniques de fine échelle, principalement les ondes internes et les grandes structures turbulentes.
Thématiques scientifiques
Thème 1: Electricité Atmosphérique : de l’étude des processus multi-échelle de l’éclair à leurs effets sur l’atmosphère
Cet axe de recherche a pour but de caractériser l’activité électrique des orages [et de ses effets sur la troposphère et la stratosphère à différentes échelles spatiales et temporelles]. Cette caractérisation combinée à des exercices de simulation numérique avec le modèle Meso-NH vise à mieux comprendre les processus microphysiques/aérosols, dynamiques et électriques interagissant au sein des orages et conduisant à l’occurrence des éclairs (troposphère) et des phénomènes lumineux transitoires (stratosphère et mésosphère). Ces travaux permettent aussi de mettre en évidence l’effet de l’activité électrique sur la troposphère et la stratosphère à différentes échelles spatiales et temporelles.
Thème 2: Evénements intenses : de l’étude des processus physiques à leurs impacts
Cet axe concerne la connaissance, la compréhension et la prévision des événements atmosphériques et océaniques intenses. Leur formation, leur intensification et leurs impacts (pluie et grêle, vent, houle…) sont particulièrement étudiés en appliquant l’approche couplée modélisation-observation. Ainsi des simulations de haute résolution, voire LES, sont exploitées pour explorer les processus physiques mis en jeu à l’aide entre autres d’analyses de sensibilité et de bilans. Ces investigations numériques permettent aussi de valider et d’améliorer les représentations numériques, voire d’en proposer de nouvelles, par comparaison avec des observations de natures différentes. Trois types d’événements intenses intéressent l’équipe : les cyclones tropicaux, les tempêtes, et les orages. L’impact de ces phénomènes extrêmes sur l’océan est aussi étudié et plus précisément le rôle des ondes internes et des grandes structures turbulentes dans le mélange océanique.
Thème 3: Nuages, Convection et Climat : vers de nouveaux diagnostics microphysiques et électriques des nuages comme indicateurs du changement climatique
Les propriétés des nuages et des éclairs sont aujourd’hui reconnues comme des variables climatiques : elles révèlent la réaction de l’atmosphère au forçage anthropique et influencent son évolution future. Cet axe de recherche explore les propriétés des nuages et de l’activité électrique pour affiner les indicateurs réagissant au changement climatique. Pour cela des mesures sol et spatiales sont exploitées pour valider des propriétés de la couverture nuageuse (microphysique, opacité, charge en eau, précipitations) et de l’activité électrique (rythme, densité, durée ou extension) en tant qu’indicateurs fiables du changement climatique.
Thème 4: Développement instrumental et numérique
La composante instrumentale de cet axe de recherche se focalise ici sur le maintien en opération des différents moyens d’observation de l’équipe, sur le développement technique de nouveaux capteurs, et sur la définition et le développement de nouvelles missions spatiales et produits issus de la donnée spatiale. La composante numérique de cet axe de recherche s’intéresse aux nouveaux développements numériques et algorithmiques en dynamique et en microphysique, validés à l’aide d’observations, que les simulations des fines échelles rendent indispensables. Cette activité de développement s’accompagne par une importante activité de soutien et de formation à la modélisation de l’atmosphère et de l’océan.
Projets en cours
CORSiCA 2017-2019
Centre d’Observation Régional pour la Surveillance du Climat et de l’environnement Atmosphérique et océanographique en Méditerranée occidentale
Responsable :
D. Lambert
Participants : [membres du LA]
S. Coquillat, E. Defer, P. De Guibert, J.-P. Pinty, V. Pont, S. Prieur, E. Richard
Période :
2018-2021 (le projet a été prolongé)
Financement :
Collectivité de Corse
Partenaires :
Qualitair Corse, LOA, LaMP, LSCE
Description :
Le projet CORSiCA a pour but de financer le maintien en conditions opérationnelles de la Plateforme CORSiCA d’Observations Atmosphériques, constituée des instruments suivants : LMA SAETTA, disdromètre, radar bande K (MRR), photomètre, stations météo flux et conventionnelle, Aerosol Chemical Speciation Monitor (ACSM pour la mesure de la composition chimique des particules fines, analyseurs d’oxyde d’azote (CRANOx), d’ozone et de monoxyde de carbone, lidar aérosols, webcams.
F. Auclair LA, R. Benshila LEGOS, L. Debreu LJK, F. Dumas SHOM, S. Julien LOPS, P. Marchesiello LEGOS
Partenaires :
CNRS-INSU, l’IRD, INRIA, l’IFREMER, le SHOM et l’Université de Toulouse Paul Sabatier
Participants : [membres du LA]
F. Auclair, M. Hilt, B. Lemieux, C. Nguyen, L. Roblou
Période :
2015-
Financement :
GDR associant INRIA, le SHOM, IFREMER, l’IRD, le CNRS-INSU & l’Université de Toulouse.
Description :
Développement communautaire d’un code numérique à toit libre (time-splitting) pour la simulation de l’océan aux échelles régionales, côtières et littorales. Le LA est présent dans le commité de pilotage du GdR .
Le projet EECLAT a pour objectif de rassembler les efforts de recherche français construits autour de l’exploitation des mesures spatiales actives, lidar et radar, dédiés à l’étude des nuages et des aérosols.
Le projet EXAEDRE vise à améliorer les connaissances, en couplant observation et modélisation, sur les différents phénomènes physiques ayant lieu durant un éclair mais aussi à étudier l’apport de l’information éclair pour des applications de suivi des phénomènes extrêmes que sont les orages, et à quantifier l’amélioration des prévisions météorologiques en assimilant la donnée « éclair ».
Gibraltar Experiment: ProcEss and Turbulence Oriented project
Responsables :
F. Auclair, L. Roblou
Partenaires :
Shom, LEGOS, LOPS, LOCEAN, LOV, LEMTA, SARL EoDyn
Participants : [membres du LA]
F. Auclair, M. Hilt, B. Lemieux, C. Nguyen, L. Roblou.
Période :
2020-2021
Financement :
LEFE
Description :
L’objectif du projet GEPETO est de mieux appréhender l’amorce de la cascade d’échelles aboutissant au mélange turbulent des masses d’eaux méditerranéennes et atlantiques dans le détroit de Gibraltar. L’équipe GEPETO est rassemblée pour réaliser des observations océanographiques et des études de modélisation LES en complément d’une campagne à la mer du SHOM, à Gibraltar à l’automne 2020.
Web :
[n/a]
SiGeoS
Simulations Géophysiques
Responsables :
F. Auclair
Partenaires :
L. Jouve IRAP, A. Paci CNRM, L. Lacaze et M. Mercier IMFT
Participants : [membres du LA]
Equipe pédagogique Laboratoire d’Aérologie, équipe CRA LA-Lannemezan.
Période :
2016-…
Financement :
Inclus dans le projet de rénovation des TPs du département de physique de L’Université de Toulouse (IDEX – « Formations Innovantes »). CROCO, IDEX TEASAO, LABEX-NEXT, Laboratoire d’Aérologie, Département de Physique de l’UPS
Description :
Le projet pédagogique SiGeoS vise à proposer aux étudiants des « travaux pratiques intégrés » associant théorie, simulation numérique et simulation physique (en laboratoire).
S. Coquillat, P. de Guibert, D. Lambert, J.-P. Pinty, S. Prieur
Période :
2015-…
Financement :
CNES
Partenaires :
CEA, CNRM, Institute of Atmospheric Physics of the Czech Academy of Sciences, LA, LATMOS, LOA, LPC2E, Météorage
Description :
Le projet SOLID a pour but de préparer la communauté française i) à l’exploitation scientifique et opérationnelle des observations des missions spatiales dédiées à la détection des éclairs à partir d’observations existantes ou en développant des simulateurs d’instrument, et ii) à contribuer aux campagnes de validation en développant et/ou opérant de l’instrumentation dédiée.
Web :
[n/a]
Participation à des projets
3DiTides
Marées internes en 3D
Responsables :
M. Mercier, IMFT
Partenaires :
IMFT, LEGOS
Participants : [membres du LA]
F. Auclair
Période :
2020-
Financement :
Action TREMPLINS, Fondation STAE, 2019-2020
Description :
Vers une modélisation 3D simple de la génération de la marée interne par des reliefs sous-marins. Le projet 3DiTides associe modélisation analytique, simulation physique et simulation numérique pour étudier les transferts énergétiques associés à la génération de marées internes sur un mont sous-marin.
Cluster for Cloud evolution, ClImatE and Lightning
Responsables :
C. Cornet (LOA), D. Rosenfeld (HUJ)
Partenaires :
CNES, CNRM, ISA, HUJ, IDC, LA, LOA, TAU, Technion
Participants : [membres du LA]
E. Defer
Période :
2017-…
Financement :
CNES, ISA
Description :
La mission spatiale C3IELa pour objectif de i) quantifier la vitesse du sommet des nuages convectifs, ii) étudier les relations entre les processus dynamiques, microphysiques, électriques et les propriétés de la vapeur troposphérique, et iii) de documenter la répartition et la taille des nuages convectifs à partir d’observations spatiales décamétriques
Web :
[n/a]
DIP-NAWDEX
Diabatic processes during the North Atlantic Waveguide and Downstream impact EXperiment
Responsable :
G. Rivière (LMD)
Partenaires :
LMD, CNRM, LATMOS, LaMP, Lab-STICC
Participants : [membres du LA]
N. Blanchard, J.-P. Chaboureau, F. Pantillon
Période :
2017–2021
Financement :
ANR
Description :
DIP-NAWDEX réunit les partenaires français impliqués dans le projet international NAWDEX, dont le but est de mieux comprendre le rôle des processus diabatiques dans l’évolution des perturbations atmosphériques en Atlantique Nord. L’hypothèse sous-jacente est que les processus diabatiques ont une influence majeure sur le courant-jet, le développement d’ondes de Rossby et les événements à fort impact en Europe.
HYdrological cycle in the Mediterranean Experiment
Responsables :
V. Ducrocq (CNRM), P. Drobinski (LMD)
Partenaires :
Communauté scientifique française et méditerranéenne
Participants : [membres du LA]
S. Coquillat, P. de Guibert, E. Defer, D. Lambert, K.-O. Lee, J.-P. Pinty, S. Prieur, E. Richard, F. Said
Période :
2010-2020
Financement :
ANR, MISTRALS
Description :
Le programme multidisciplinaire HyMeX a pour but de mieux comprendre, quantifier et modéliser le cycle hydrologique en Méditerranée en mettant l’accent sur la prédictibilité et l’évolution des phénomènes météorologiques extrêmes, sur la variabilité interannuelle à décennale du système méditerranéen couplé et sur les tendances associées dans le contexte du changement climatique.
LA, DTU, University of Bath, CWI, CSIC, TU/e, University Polytechnical of Catalonia, University of Bergen, Biral, Dena, Thalès..
Participants : [membres du LA]
S. Soula, E . Gonneau, Z. Gomez
Période :
2017-2021
Financement :
EU
Description :
SAINT est un projet de type Innovative Training Network (ITN) pour former 15 jeunes chercheurs, sur la physique et les effets des décharges électriques atmosphériques liées aux orages ; sur leur observation, leur modélisation numérique et leur simulation en laboratoire, des micro- aux macro-échelles; sur le développement de connaissances et d’algorithmes numériques pour la détection des éclairs et les systèmes de protection contre la foudre, pour de nouvelles applications en physique atmosphérique.
IRD, CNRS, l’Université de Bergen, l’Université Cheikh Anta Diop de Dakar au Sénégal
Participants : [membres du LA]
F. Auclair, M. Hilt, B. Lemieux, C. Nguyen, L. Roblou.
Période :
2019-2021
Financement :
ANR-PRC
Description :
Étude de l’écosystème sur le plateau Sénégalais : campagnes océanographiques in-situ et modélisation numérique des fines échelles (LES). Simulation des grandes structures turbulentes dans la partie Sud du plateau avec pour objectif principal la localisation et la quantification du mélange turbulent dans les couches limites de surface et de fond et du mélange induit par le déferlement des ondes solitaires sur le front d’upwelling.
Observations des fines échelles internes dans le détroit – Processus ciblés : -Ressaut hydraulique (RH) qui se forme dans le sillage du seuil de Camarinal (CS) -Bores & modes 2 générés au-dessus de CS -Réflexion du bore le long des côtes marocaines au niveau du canal de Tarifa -Propagation des trains d’ondes solitaires -Tourbillons.
Développement d’une maquette non-hydrostatique compressible pour la simulation explicite des grandes structures turbulentes (LES) dans la région du détroit de Gibraltar
Turbulence Effects on Active Species in Atmosphere and Ocean
Période :
2016-2019
Financement :
IDEX
Partenaires :
LEGOS, LA, CNRM
Responsable :
Y. Morel, LEGOS, Peter Haynes Université de Cambridge
Description :
Improve understanding and modelling of the effect of small-scale turbulence and vertical mixing on the evolution of chemical or biological species in both the ocean and the atmosphere and its integrated effect at larger scales.
Characterization and simulation of the tropospheric propagation channel at Ka and Q/V bands using physical deterministic models from data collected in the GSAT-14 propagation campaign.
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