Transport et pollution à l'échelle régionale: Apport des données satellites

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1 Journées Physique de l'atmosphère et télédétection - 8 et 9 Octobre 2009 Transport et pollution à l'échelle régionale: Apport des données satellites Laurent Menut (LMD) [menut@lmd.polytechnique.fr] IPSL/LMD/SIRTA: Hélène Chepfer, Martial Haeffelin, Dmitry Khvorostiyanov, Yohann Morille, Solène Turquety INERIS: Bertrand Bessagnet, Frédérik Meleux, Anthony Ung, Jean-Christophe Péré Collaboration: Laboratoire d'aérologie: Marc Mallet, Véronique Pont

2 Quels apports possibles pour la modélisation de la pollution atmosphérique?

3 Travaux réalisés [Processus transport / turbulence] Transport inter-continental de particules / couche limite convective locale Lidar rétrodiffusion au SIRTA (Palaiseau) CHIMERE modèle vers observations [Hodzic et al., 2006] Diagnostic de transport d'une couche fine d'aérosols, absorbée dans la couche limite convective. Manques du modèle: processus non pris en compte: besoin de décrire explicitement cette source résolution verticale insuffisante: besoin d'une paramétrisation sous-maille

4 Travaux réalisés [Analyse directe concentrations] Etude statistique: Particules dans la couche limite atmosphérique Quelle contribution en surface de ces couches fines d'aérosols? processus à prendre en compte dans les modèles régionaux? Données lidar / Mesures de surface de PM10 Une climatologie de données SIRTA et AIRPARIF de 2003 à : Toutes les stations de région parisienne Moyenne en PM Uniquement quand le lidar fonctionne (ciel clair) : Uniquement quand le lidar fonctionne et qu'une couche d'aérosols est détectée L'impact de la réinjection d'aérosols sahariens dans la CLA Parisienne est marqué. Colette A., Menut L., Haeffelin M., Morille Y., 2008, Impact of the transport of aerosols from the free troposphere towards the boundary layer on the air quality in the Paris area, Atmospheric Environment, Vol 42/2 pp , DOI: /j.atmosenv

5 Travaux réalisés [Processus émissions naturelles et transport à longue distance] Développement de CHIMERE-DUST pour le calcul déterministe des émissions et du transport Une comparaison directe montre un bon accord modèle/satellite en colonne intégrée. Questions ouvertes sur: - le profil vertical, - la nature des aérosols, - leurs propriétés chimiques et radiatives

6 Travaux réalisés [Forçage émissions naturelles en Europe] Le lidar CALIOP CHIMERE model Episode de soulèvement en Ukraine, Mars 2007 Bessagnet B., L.Menut, G.Aymoz, H.Chepfer and R.Vautard, 2008, Modelling dust emissions and transport within Europe: the Ukraine March 2007 event, Journal of Geophysical Research - Atmospheres, 113, D15202, doi: /2007jd009541

7 Travaux réalisés [Analyse indirecte modèle vers observations ] Statistiques d'occurence de couches d'aérosols CHIMERE-DUST/CALIPSO Occurrence de dust, iso-longitude, Juin-Septembre 2006 CALIOP CHIMERE-DUST Vuolo M.R., H.Chepfer, L.Menut and G.Cesana, 2009, Comparison of mineral dust layers vertical structures modelled with CHIMERE-DUST and observed with the CALIOP lidar, Journal of Geophysical Research - Atmospheres, Vol. 114, D09214, doi: /2008jd011219

8 Projets en cours: [Processus transport de feux] APIFLAME Analyse et Prévision de l Impact des Feux sur la qualité de L Air en Méditerranée et en Europe Projet coordonné par Solène Turquety, contributions de: LMD, INERIS, LOA, CEREA, LSCE, LATMOS Buts du projet: Evaluation des émissions par les feux en Europe et en Méditerranée Evolution des panaches de feux : transport et transformation Importance relative des feux sur les bilans de pollution et évolution Prévision opérationnelle de l impact des feux

9 Projets en cours [Validation continue en épaisseur optique] Plate-forme PREV'AIR Données MODIS CHIMERE - 5 Avril 2009 Validation grande échelle du transport de particules: - Identification possible de grandes sources manquantes - Suivi a posteriori de panaches à longue durée de vie (feux, dust) 9

10 Projets en cours: [outil modèle vers observations ] Combiner les calculs du simulateur lidar pour les nuages + les aérosols Profils verticaux Etablir des statistiques sur des profils verticaux: 1. Données CALIOP 2. Simulations WRF et CHIMERE Comparaisons: - altitude des nuages / aérosols - épaisseur des nuages / aérosols - détection de la position de couches d'aérosols par rapport aux couches nuageuses Nécessaire pour: - une meilleure modélisation du transport de panaches à longue distance - une meilleure prise en compte des interactions aérosols/nuages (précipitations)

11 Projets en cours: [outil modèle vers observations ] Combiner les calculs du simulateur lidar pour les nuages + les aérosols sub-gridding Comparer les surfaces occupées ou panaches 1. Données CALIOP haute résolution 2. Simulations WRF et CHIMERE Mieux comparer modèle et observations Etablir des statistiques sur les occurences des nuages et aérosols en fonction de la surface des mailles: - subgridding pour les aérosols - subgridding pour les nuages Le problème des précipitations pour le lessivage des polluants Le problème de la variabilité sous-maille en fonction de la surface: prise en compte de l'urbain/rural. Contrainte de ratios de surface nuages/maille Contrainte de spatialisation Apporter une information au CTM en cas de précipitation diagnostiquée?

12 Projet en cours: COSY Outil modèle vers observations [Scores de prévision du transport à longue distance] Plate-forme de comparaisons systématiques modèles / observations: Jauger au jour le jour du comportement des modèles par rapport aux observations disponibles. Existant: - Modélisation dynamique WRF3 - Modélisation chimie-transport CHIMERE - Modélisation dust CHIMERE-dust - Validation stations de surface En cours de développement: - Prévision CALIOP avec le simulateur lidar - Prévision lidar SIRTA avec le simulateur - Scores AOT avec AERONET - Comparaisons données SIRTA (vent, température couche limite)