Analyse du transport à longue distance: CHIMERE vs CALIOP

Report
Evaluation de la description des aérosols
dans le CTM CHIMERE
Contributeurs: Solène Turquety, Laurent Menut, Hélène Chepfer,
Stavros Stromatas (Thèse CNES/ADEME), Grégory Cesana
Géraldine Réa (Thèse KIC/UPMC), Yonseob Kim (CDD CNES)
Objectifs généraux:
• Evaluer les émissions régionales – en particulier pour les événements intenses (feux, dusts)
• Processus de transport et paramétrisations
• Variabilité spatio-temporelle de l’impact des sources (qualité de l’air en particulier)
Région d’étude: Europe-Méditerranée (principalement)
Analyses basées sur des comparaisons entre:
• simulations du modèle de chimie-transport CHIMERE
• observations surface (PM AIRBASE, AERONET)
• observations satellitaires:
• MODIS, PARASOL
• CALIOP
Nécessite le développement d’un outil de comparaison modèle .vs. observations
Workshop EECLAT – 22 Janvier 2012 – Besse ([email protected])
Evaluation de la description des aérosols
dans le CTM CHIMERE
Présentations relatives au projet LMD/aérosols:
1. Contribution relative des feux: utilisation des observations A-Train pour évaluer la
qualité des simulations CHIMERE (S. Stromatas)
• Méthodologie de comparaison modèle .vs. Observations: outil OPTSIM
• Analyse du cas de l’été 2007
2. Importance de la pyroconvection en Europe et Méditerranée (G. Réa)
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Méthodologie: comparaisons modèle .vs. observations
Simulation du signal lidar pour une comparaison directe aux L1 CALIOP
Simulation aérosols CHIMERE:
• 8 classes de tailles (0.039, 0.078, 0.156, 0.312,
0.625, 1.25, 2.5, 5, 10 μm)
• Sulfates, nitrates, ammonium, organic
aerosols and sea-salt (see Bessagnet et al.
(2010) for details)
• Gas-particle partitioning of the ensemble
Sulfate/Nitrate/Ammonium: ISORROPIA code
• Dust
Simu Euro-Med:
• 18 niveaux (jusqu’à 200hPa)
• Météo WRF
• Emissions: EMEP (anthr.), MEGAN
(biog), APIFLAME (feux), dust
Post-processing: propriétés optiques
S. Stromatas et al. (Geosc. Mod. Dev., 2012)
Note: généralisation de l’approche de Hodzic et al. (2004, lidar sol),
Vuolo et al. (2009, analyse climato dusts)
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Exemple: transport de poussières désertiques
• R2 = 58%, Bias = −0.25, RSME = 0.28 for AOD (500nm)
• AOD is underestimated by the model
• Very good agreement for the lower values of Angstr ̈om Exp. (→ dust)
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Exemple: transport de poussières désertiques
Scattering Ratio : 9 July 2007 (night)
Example of profile:
Contributions in CHIMERE:
CHIMERE vs CALIOP
Using OPTSIM
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Analyse de l’impact des feux: projet APIFLAME
(www.lmd.polytechnique.fr/apiflame)
 Emissions?
 Altitude d’injection?
 Evolution chimique?
 Production d’ozone?
 Impact à longue
distance?
 Prévisibilité?
• Projet 2010-2013, financé par programme national PRIMEQUAL – APR Longue distance
• Collab. LMD (PI S. Turquety), INERIS, CEREA, LA, LOA, LATMOS, LSCE
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Inventaire d’émission APIFLAME
Approche générale
Ei 
MODIS 500x500m
Area burned (MCD45)
x
f
 FL
f
 EF i, f
fueltype ( f )
ORCHIDEE
USGS

landuse
Burnt
area
A
Carbone, hydro & veg
Emission
factor
x
Biomass
density
x
Burning
efficiency
Emissions
Model species
Model grid
Model
Database
Observations
Emiss. parameter
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Estimation des émissions
pour toutes les espèces
gazeuses et particulaires
pour lesquelles on dispose
de facteurs d’émission.
En cours d’intégration dans
ECAD à 25 km de résolution
Cas d’étude de l’été 2007: CHIMERE vs obs. sol
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Cas d’étude de l’été 2007: CHIMERE vs PARASOL/MODIS
PARASOL AOD mode fin @ 865nm
MODIS AOD @ 550nm
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Analyse du transport à longue distance: CHIMERE vs CALIOP
CALIOP
Panaches de feux observé 3 fois
• Principales signatures simulées
• Sous estimation de R’
• Panache semble trop étendu / transporté
trop haut
CHIMERE
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Analyse du transport à longue distance: CHIMERE vs CALIOP
Comparaison proche des sources:
• Emissions sous-estimées
• Revoir altitude d’injection
• Contributions des dusts
relativement importante
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Analyse du transport à longue distance: CHIMERE vs CALIOP
Comparaison loin des sources:
• Emissions sous-estimées
• Revoir altitude d’injection
• Variabilité des émissions et de
l’altitude?
• Erreur de transport?
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Bilan et perspectives
Done: Développement de l’outil de comparaison OPTSIM
Ongoing:
 Analyse du budget des aérosols en Euro-Méditerranée; exploitation des
observations A-Train (S. Stromatas)
 Evolution des propriétés aérosols dans les panaches de feux (différents
événements) et évaluation des émissions
 Influence de l’impact radiatif sur la photochimie – information apportée par
l’analyse couplée d’observations satellitaires gaz traces / aérosols
Starting:
 Caractérisation des aérosols à partir des observations CALIOP L1.5 (CDD Y. Kim)
 Contrainte sur les PM de surface à partir des observations satellitaires (A-Train,
MSG/SEVIRI) (Thèse G. Réa)
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Exemple: transport de poussières désertiques
Color Ratio : 9 July 2007 (night)
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