Journées scientifiques «Physique de l'Atmosphère et Télédétection» - 8-9/10/2009 Etude de la variabilité multi-échelles du climat et environnement méditerranéen:

Journées scientifiques «Physique de l'Atmosphère et Télédétection» - 8-9/10/2009

Etude de la variabilité multi-échelles Etude de la variabilité multi-échelles du climat et environnement du climat et environnement

méditerranéen:méditerranéen:

Contribution de la télédétectionContribution de la télédétectionà HyMeX et ChArMeXà HyMeX et ChArMeX

Philippe Drobinski(1) & Véronique Ducrocq(2)

(1) LMD/IPSL; (2) CNRM

François Dulac(3)

(3) LSCE/IPSL


Motivations et enjeuxMotivations et enjeux Un bassin quasi-fermé séparant les régions tempérées au nord et arides au sud et présentant une orographie marquée sur son pourtour et une forte urbanisation

Un système couplé entre compartiments (atmosphère-océan-continent) et processus (physiques et chimiques)

Rôle de la composition chimique de l’atmosphère sur l’environnement et le climat régional (ChArMeX)

région à photochimie intense durant l’été région présentant le plus forte concentration en aérosols

Cycle de l’eau au coeur des enjeux de l’étude du système climatique Méditerranéen (HyMeX)

région favorable aux événements extrêmes: précipitations intenses et crues (automne), cyclogénèses et convection océanique (hiver), sécheresse et vagues de chaleur (été) région où les ressources en eau sont critiques et inégalement réparties

Gard, Sept. 2002: ~700 l/m2, 1.2 billion € damage Algiers, nov. 2001: ~260 l/m2, 886 human losses


Motivations et enjeuxMotivations et enjeux Région de “compétition” entre processus de fine échelle et circulation de grande échelle

réduction de la prévisibilité des événements intenses relation incertaine sur les relations entre les processus physiques et biogéochimiques régionaux et globaux (téléconnexions dynamiques; transport d’espèces à grande échelle,…) la modélisation des processus physiques et chimiques en question


Motivations et enjeuxMotivations et enjeux Le bassin Méditerranéen est l’un des deux “hot spots” du changement climatique

Climate is especially responsive to global change in Mediterranean

Large decrease in mean precipitation and increase in precipitation variability during dry (warm) season, large increase in temperature (+1.4 - +5.8°C in 2100)

Impact des processus de fine échelle sur le climat régional dans un contexte de réchauffement global et de forte

pression anthropique


La télédétection pour la La télédétection pour la Méditerranée:Méditerranée:

Quelques exemplesQuelques exemples

Sauvage et al., 2007, ACP

Ozone troposphérique intégré sur la colonne (été 2000) avec Ozone troposphérique intégré sur la colonne (été 2000) avec GOMEGOME

• Contributions relatives du transport à longue distance et des sources régionales de pollution dans un contexte de décroissance des émissions européennes




Courtesy to Tanré, Deuzé and Ducos

Epaisseur optique des aérosols durant l’été 2007 à 865 nm avec PARASOLEpaisseur optique des aérosols durant l’été 2007 à 865 nm avec PARASOL

• Variabilité des aérosols et contribution au bilan radiatif




Salameh et al. 2007, AG

Transport d’aérosols par situation de Mistral Transport d’aérosols par situation de Mistral (24/Mar/1998) documenté avec SeaWifs et modélisé (24/Mar/1998) documenté avec SeaWifs et modélisé

avec CHIMEREavec CHIMERE

• Relation dynamique/distribution des aérosols

• Validation des modèles de chimie/transport



Quelques exemplesQuelques exemplesCouverture nuageuse sur le bassin Couverture nuageuse sur le bassin

Méditerranéen avec CALIOP et modélisée Méditerranéen avec CALIOP et modélisée avec WRFavec WRF

Courtesy to Bastin, Chepfer, Chiriaco

Longitude (°E) – Latitude ~30°N Longitude (°E) – Latitude ~40°N

• Evaluation des modèles météorologiques pour la représentation de la distribution verticale des nuages

• Impact radiatif des nuages



Quelques exemplesQuelques exemplesPrécipitations intenses à Alger (9-10/Nov/2001) avec Précipitations intenses à Alger (9-10/Nov/2001) avec

AMSUAMSU12 UTC 09 Nov

2001

01 UTC 10 Nov 2001

Funatsu et al. 2007, JGR

AMSU-A8: upper level troughsAMSU-B3-5: precipitationDC (Hong et al. 2005): deep convective clouds

• Processus de formation des précipitations intenses• Variabilité saisonnière des systèmes précipitants• Validation des modèles météorologiques



Le contexte HyMeX et ChArMeXLe contexte HyMeX et ChArMeX

• HyMeX : http://www.hymex.org/1. Bilan d’eau de la mer Méditerranée2. Cycle hydrologique continental

Variabilité des différentes composantes du cycle de l’eau dans un contexte de changement climatique; Impact sur les ressources en eau

3. Précipitations intenses et crues4. Echanges extrèmes air/mer

Ingrédients et interactions produisant des événements extrêmes; Evolution dans un contexte de changement global

5. Vulnérabilité et adaptation Réduction de l’mpact des événements extrêmes et du changement climatique

• ChArMeX: http://charmex.lsce.ipsl.fr/1.Etat présent de l’environnement

atmosphérique MéditerranéenSources et bilans d’aérosols et

précurseurs d’espèces secondairesProcessus dynamiques et chimiquesDéposition atmosphérique

2.Impact des aérosols et des gazs sur la qualité de l’air, sur le bilan radiatif régional et sur les écosystèmes

3. Evolution dans un contexte de changement climatique et de forte pression anthropique

Amélioration de la compréhension du cycle de l’eau et de la composition chimique de l’atmosphère par l’observation et la modélisation du système couplé Méditerranéen (atmosphère-océan-continent; processus physiques et chimiques), de sa variabilité (de l’échelle de l’événement aux échelles saisonnières et interannuelles) et de ses caractéristiques sur une décénnie dans un contexte de changement climatique

Evaluation de la vulnérabilité sociétale et économique aux événements extrêmes et des capacités d’adaptation


Enhanced existing observatories and operational observing systems in the key regions of high-impact

events: budgets and process studies

(+ dedicated short field campaigns)

HyMeX GEWEX CEOP/RHP

Enhanced current operational observing system over the

whole Mediterranean basin: budgets

(data access ‘data policy’)

Special observing periods of high-impact events in selected regions of the EOP

target areas (aircrafts, ships,…): process studies

HyMeX THORPEX T-NAWDEX

2010 2011 2013

EOP

2014 2015 2016

LOP

2017 2018 2019 2020201720162010 2012 2013 2014

SOP


Le contexte HyMeX et ChArMeXLe contexte HyMeX et ChArMeX

EOP ChArMeX phasée avec l’EOP HyMeX

SOP d’été de ChArMeX intercalées entre les SOP d’automne et hiver de HyMeX

Une stratégie expérimentale « emboîtée »



Quelques trivialités vues d’un béotienQuelques trivialités vues d’un béotien Sources d’informations

– Variabilité spatiale (horizontale ou verticale)– Données dans des zones vierges de mesures « sol » au dessus de la mer

Méditerranée: enjeux méthodologiques car « effets de côtes » (complémentarité des données des SOP, EOP)

– Longues séries temporelles variabilité temporelle et tendance: LOP– Source d’information complémentaire aux mesures sol: SOP/EOP

Analyse de processus– Accès à plusieurs variables à partir d’un seul instrument/une seule plateforme

informations sur des corrélations entre processus– Validation de modèles par approche « modèle vers observations » (voir exposés

de H. Chepfer; J.P. Chaboureau)

Prévision immédiate



Contribution actuelle dans HyMeX et Contribution actuelle dans HyMeX et ChArMeXChArMeX

La télédétection spatiale dans HyMeX– Mise en place de « Task team » - satellite dans HyMeX actuellement

(resp. C. Claud) [email protected]– Contribution encore faible de la communauté française surtout sur le

volet océanique et surfaces continentales– Contribution HyMeX à GPM sur le bassin Méditerranéen à partir des

sites instrumentés HyMeX– Contribution du GEWEX satellite group: extraction données satellites

autour des sites HyMeX (Espagne, France, Italie, Grèce, Israël,…): http://monsoon.t.u-tokyo.ac.jp/ceop2/satellite/


La télédétection pour la Méditerranée:La télédétection pour la Méditerranée:Contribution espérée dans HyMeX et Contribution espérée dans HyMeX et

ChArMeXChArMeX Processus

– Rôle des nuages et aérosols (sahariens, pollution) sur le bilan radiatif et d’énergie (évaporation en particulier) sur le bassin Méditerranéen; Contribution des poussières sahariennes à l'épaisseur optique en aérosols

– Rôle des aérosols sur la modulation des pluies intenses en Méditerranée et sur les flux air-mer (aérosols marins).

– Rôle des émissions par les navires sur les oxydes d'azote– Rôle des pluies en mer sur le bilan d’eau de la Méditerranée, la circulation océanique

et le dépôt des aérosols– Rôle du vent de surface sur la convection océanique

Variabilité et tendances– Etude des tendances et de la variabilité intra- et inter-annuelle: besoin de longues

séries (ozone troposphérique, aérosols, vapeur d’eau, flux de chaleur, précipitations, ...) climatologie cohérente (passée et future)

Support des données satellites aux SOP– Support temps réel aux campagnes (IASI: CO, O3?; MSG/SEVIRI: épaisseur optique,

couverture nuageuse; etc)– Prévision immédiate (panaches de gaz et aérosols, systèmes précipitants) – Analyse post événements



Bases de données HyMeX et CharMeXBases de données HyMeX et CharMeXICARE dans HyMeX et ChArMeX

Documents

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