etude de l’impact des no x sur la composition de l’ut tropicale avec le modèle mocage
DESCRIPTION
Etude de l’impact des NO x sur la composition de l’UT tropicale avec le modèle MOCAGE. Brice Barret , Philippe Ricaud, Jean-Luc Attié, Céline Mari, Nicolas Bousserez, Eric Leflochmoën Laboratoire d’Aérologie, Observatoire Midi-Pyrénées, Toulouse, France - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006
Etude de l’impact des NOx
sur la composition de l’UT tropicale avec le modèle MOCAGE
Brice Barret, Philippe Ricaud, Jean-Luc Attié, Céline Mari, Nicolas Bousserez, Eric LeflochmoënLaboratoire d’Aérologie, Observatoire Midi-Pyrénées, Toulouse, France
Vincent-Henri Peuch, Béatrice JosseCNRM Toulouse, France
Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006
Objectifs
Importance de l’O3 dans l’UTLS bilan de l’O3 troposphérique changement climatique
Température de la tropopause Température de la surface : effet de serre de O3 max. près de la
tropopause Impact de la convection sur l’O3 dans l’UTLS tropicale ?
Dynamique mélangeChimique apport de précurseurs de la basse tropo.
production de NOx par les éclairs 2-20 TgN/an
Contexte experimentale
Expérience TROCCINOX-II (02-03/2005) etude des différents processus (Convection, Cirrus,
Eclairs…) impactant la composition de la troposphère tropicale au Brésil
mesures in-situ aeroportées de O3, CO, NO, NOy de la surface a la basse strato
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• Paramétrisations de la convection et des LiNOx dans MOCAGE
• Evaluation de la convection OLR
• Evaluation des éclairs LIS
• Evaluation de la Chimie Global: instrument spatial MLS (O3) Profils aux tropiques: Radisondages SHADOZ (O3) Brésil: observations aeroportéesTROCCINOX-2005 (O3/CO/NO/NOy)
• Conclusions et perspectives
PLAN
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O3
NONO2
HO2
RO2
OH
O3, CO, COVNOx
Tropopause
CO, COV
H2O2
ROOH
HNO3
PAN
TLi-NOx
Overshoots TTL
+ (H2O,Acetone…)
Impact de la convection sur O3 dans la Tropo. Tropicale ?
Dynamique O3
Chimie O3
O3 ~ Semaine
[O3] ~ 15-30 ppbv
O3 ~ Mois
[O3] ~ 60-90 ppbv
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Convection profonde et -NOx dans MOCAGE
Entrainement/Detrainement
Downdrafts
Updrafts
Subsidence compensatoir
e
Detrainement
Schéma de convection profonde:• Approche par Flux de masse (Bechtold, 2001)• Déclenchement: Instabilité d’une particule à son niveau de condensation + Epaisseur du nuage potentiel
Production des LiNOx:• Basé sur le formalisme de Flux de masse du schéma de convection (Mari et al., 2006)• Cohérence avec le transport et le lessivage des espèces• Pas de placement vertical a priori des LiNOx• Lf ~ Hct4.9 (Price et Rind, 1992)• P(IC)=P(CG)=2.2e26 NO molec (Ridley et al. 2005)
CTL
FRL
MTLIC
CG
Li-NOx
LCL
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CAPE
CO
NO
Amérique du sud
AfriqueIndonésie
Variations longitudinales dans la bande 10N:20Sdans la haute tropo. (Février 2005)
Distributions simulées
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Localisation
• Convection océanique: ITCZ: OK Warm Pool/SPCZ: OK
• Convection continentale Afrique: bassin du Congo ? Amérique du sud: centre du Brésil ? Indonésie: OK
Intensité
Paramètres non comparables quantitativement Rapport Océan/Continent trop élevé.
MOCAGE / Updraft Vert. Vel.
NOAA16 Sat. / OLR
Convection profonde dans MOCAGE: NOAA/OLR
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Production d’éclairs dans MOCAGE: LIS
Localisation
• Globalement OK• Zone d’éclairs trop étendue au-dessus de l’Indonésie
Intensité
Trop forte: Indonésie, Ouest de l’Amérique du Sud et du sud de l’Afrique, Est du BrésilTrop faible: Bassin du Congo
Flashs/km2/Day
LIS / 02-2005
MOCAGE / 02-2005
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Chimie: MOCAGE versus Aura/MLS (O3)
146 hPa (max = 150 ppbv) 100 hPa (max= 250 ppbv)
MO
CA
GE
MLS
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Profil moyen SHADOZ: forme en S typique des tropiques.
Sur-estimation de l’ozone troposphérique par MOCAGE (20-40%).
Basse tropo: production trop forte ?
Haute tropo: dynamique ?
Chimie: MOCAGE versus SHADOZ (O3)
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Geophysica
Chimie: MOCAGE versus TROCCINOX
• … impact of tropical deep convection on the balance and distribution of NOx and other trace gases ?
• … amount of water vapour entering the stratosphere ?
• …formation and distribution of aerosol particles ?
• … how do cirrus clouds affect air composition ?
• … main transport processes in the tropical UT/LS determining trace gas budgets ?
DLR-Falcon
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Falcon
CO:Sous-estimation initialisationGradients conformes aux observations
O3:Sous-estimation dans la basse-troposphère (<60%)Emissions ?
Sur-estimation dans la haute troposphère (~40%) Convection continentale trop faible ? Production chimique trop forte ?…
Geophysica
CO O3
O3
CO
Chimie: MOCAGE versus TROCCINOX (CO/O3)
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Falcon
Geophysica
NO
NO NOy
NOy
NO:Sous-estimation dans la haute tropo. déclenchement de la convection dans le domaine TROCCINOX
NOy:Sur-estimation dans la tropo. libre et la haute tropo. séquestration des NOx par le PAN ? NOy/NOx trop élevé: problème classique
Chimie: MOCAGE versus TROCCINOX (NO/NOy)
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Conclusions et perspectives• Paramétrisation des LiNOx implémentée dans MOCAGE• Comportement général cohérent • Convection: trop forte (faible) au-dessus des océans (continents)• Répartition des éclairs inhomogène: Amérique du sud / AfriqueTROCCINOX: • Ozone trop élevé dans la haute troposphère: Chimie/Dynamique ?• Rapport NOy/NOx trop élevé:
puits manquants pour les NOy ?LiNOx / déclenchement de la convection trop faibles sur la zone TROCCINOX
• Tests de la convectionComparaison avec Meso-NH: effet de taille de grille ?Comparaison ECMWF/Arpège
• Extension des données spatiales de comparaisonMSG: couverture nuageuseMLS: CO et HNO3 (?) / périodes de temps plus longuesOMI/MLS O3 troposphériqueMOPITT CO troposphériqueSCIAMACHY NO2 troposphérique… IASI O3/CO troposphériques (colonnes/profils)
• Assimilation PALM/MOCAGE MLS/MOPITT/IASI champs 4D CO/O3 …