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Où en est-on avec REPROBUS ?. Franck Lefèvre 1 , Gwenaël Berthet 2 , Philippe Ricaud 3 , Slimane Bekki 1 , Jean-Luc Attié 3 , Brice Barret 3 , The ODIN team ( 1)Service d’Aéronomie CNRS, Paris (2)Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement CNRS, Orléans (3)Laboratoire d’Aérologie - PowerPoint PPT Presentation
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Où en est-on avec REPROBUS ?Où en est-on avec REPROBUS ?
Franck Lefèvre1, Gwenaël Berthet2, Philippe Ricaud3, Slimane Bekki1, Jean-Luc Attié3, Brice Barret3, The ODIN team
(1)Service d’Aéronomie CNRS, Paris
(2)Laboratoire de Physique et Chimie de l’EnvironnementCNRS, Orléans
(3)Laboratoire d’AérologieObservatoire Midi-PyrenéesCNRS, Toulouse
- 55 espèces, 150 réactions chimiques en phase gazeuse et hétérogène
- 40 espèces ou familles d’espèces transportées par un code semi-lagrangien
- Résolution 2° x 2° en latitude et longitude
42 niveaux verticaux du sol à 0,1 hPa
- Utilisation des champs assimilés ECMWF: analyses opérationnelles toutes les 6 heures (Température, pression sol, vents 3D)
- Constantes de réaction JPL 2003
- Module de chimie hétérogène: réactions sur aérosols de fond. Différents scenarii de nuages stratosphériques polaires, sédimentation, évaporation
- Initialisation: champs climatologiques (Arpège-climat) des espèces stratosphériques, Ozone POAM ou ozone assimilé du Centre Européen
REPROBUS: version standard
500 K (~21 km)500 K (~21 km)
From
Ricaud et al.
[2005]
Etude de ClO dans le vortex polaire de nuit: ODIN – REPROBUS
Formation du dimère : ClO + ClO + M Cl2O2 + M
Décomposition thermique: Cl2O2 + M ClO + ClO + M
Berthet et al. [2005], GRL
Imprécision des constantes de vitesse de réaction aux températures stratosphériques
19 km
Température (K)
ClO
(p
pb
v)
ODIN
Symboles : modèle
REPROBUS
MODIFICATIONS 2005
REPROBUSAMELIORATIONS 2005
1.Transport2. Description des composés chimiques:• Gaz sources à longue durée de vie• Initialisation• Description du brome• Description des aérosols liquides• Description des PSC• Sections efficaces UV → A APPLIQUER
DANS MOCAGE
Vents ECMWFVents ECMWF
Utilisés dans Utilisés dans REPROBUSREPROBUS
6 Hourly 6 Hourly ope.analysisope.analysis
3 Hourly 3 Hourly forecastsforecastsN2O
Travail de Legras et al., ACP, 2005:
Champs de N2O mesurés par l’ER-2 mieux reproduits par un modèle de trajectoire forcé toutes les 3 heures avec les forecasts plutôt que toutes les 6 heures avec les analyses opérationnelles …
Application à REPROBUS:
Modèle initialisé le 01/04/2002
1. TRANSPORT
N2O NO2
NO2
Données ECMWF utilisées pour forcer le transport Données ECMWF utilisées pour forcer le transport dans REPROBUS:dans REPROBUS: . Toutes les 6 heures: oper. analysis. Toutes les 6 heures: oper. analysis . Toutes les 3 heures: forecasts. Toutes les 3 heures: forecasts . Toutes les 3 heures: analysis+forecasts. Toutes les 3 heures: analysis+forecasts
Mesures ballons (SPIRALE) vs REPROBUS CTMMesures ballons (SPIRALE) vs REPROBUS CTM 02/10/2002 à moyenne latitude02/10/2002 à moyenne latitude
NO2: +30% à 25 km +15% à 33 km
TRANSPORT
Berthet et al., ACPD, 2005
Colonne d’ozone simulée par REPROBUS
2.1. Gaz sources à longue durée de vie:N2O CH4 CFC-11 CFC-12 CFC-113 CCl4 CH3CCl3 CH3Cl HCFC-22 CH3Br H-1211 H-1301
• Version standard:
– Rapport de mélange troposphérique fixé «à la main» depuis le sol jusqu’au niveau ~460 hPa au départ de chaque run.
– Ne varie pas au cours de la simulation
• Nouvelle version:
– Rapport de mélange troposphérique déterminé automatiquement en fonction de la date du run et du scénario WMO 2003 (1950-2010)
– Varie au cours de la simulation
CH3CCl3* = CH3CCl3 + HCFC-141b
HCFC-22* = HCFC-22 + HCFC-142b
H-1211* = H-1211 + H-2402
Espèces non-négligeables à présent:
HCFC-141b
HCFC-142b
H-2402
Gaz sources à longue durée de vie: CO
• Version standard:– CO forcé à 460 hPa par une valeur globale constante fixée à 80 ppbv.
• Nouvelle version:– CO tropo forcé par les observations de MOPITT, corrigées par les mesures MOZAIC (J.-L.
Attié, LA)
– Moyennes mensuelles des observations à 500 hPa sur une grille 30°x30°.
– Évolution du forçage en fonction du mois du run
Juillet 2004
2.2. Initialisation du modèle
• Version standard– À partir d’un run Arpège-Reprobus de 5 ans
pour les conditions de 1995– Moyennes zonales mensuelles
• Nouvelle version– À partir d’un run du modèle 2D de Slimane
Bekki couvrant la période 1958-2003. – Moyennes zonales mensuelles
2.3. Description du Brome
• Version standard
– Bry n’est pas explicitement calculé– Bry est déduit de la corrélation avec CFC-11:
Bry (pptv) = 20 – 4.36x10-2 [CFC-11] – 1.1x10-4 [CFC-11]2
– problème:• La relation entre Bry et CFC-11 ne varie pas dans le temps
(irréaliste)– solution:
• Introduire Bry explicitement comme nouvelle « espèce »• Inventaire des sources organiques de brome
CH3Br + HalonsCH3Br + Halons + 4 pptvCH3Br + Halons + 8 pptv
Description du Brome
• Nouvelle version:– Bry introduit comme nouvelle espèce– Sources de Bry: CH3Br + Halons + 6 pptv sous la forme de CH2Br2*
(dibromométhane, nouvelle espèce)– CH2Br2* = CH2Br2 + CHBr3 + CH2BrCl + C2H4Br2 + …
Durée de vie
Rapport
de mélange 2005 (pptv)
CH3Br 8.5 mois 8.8
H-1301 16 ans 3.2
H-1211* 3 ans 4.9
CH2Br2* 4 mois 3
Total 22.9
2.4. Description des aérosols et PSCs
• Version standard– Champ de H2SO4 inversé à partir des données de surface de SAGE-II
– Ne varie pas au cours du temps
• Nouvelle version– Champ de H2SO4 forcé par les sorties du modèle 2D avec chimie du soufre et
éruptions volcaniques de Slimane Bekki (simulation 1958-2003)– Meilleure représentation des PSCs (Davies et al., 2003)
standard nouveau
2.5. Sections efficaces UV: Cl2O2
• Version standard– JPL 2003: moyenne Cox
and Hayman, DeMore and Tschuikow-Roux, Permien et al., Burkholder et al.)
• Nouvelle version– Sections efficaces de
Burkholder et al. (1990)– Extrapolation jusqu’à 450
nm (Stimpfle et al., 2004)
→ Plus de ClO produit de jour
et plus de destruction d’ozone ?
Quelques premiers résultats
Dumont d’Urville
2002 2003
2004
2004
standard nouveau
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