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Modélisation du cycle de l’ozone dans la haute troposphère : impact des NOx produits par les éclairs. C. Mari, JP. Pinty, P. Mascart, J. Duron, C. Barthe, JP Chaboureau, F. Gheusi, M. Tressol and T. Fehr (DLR) - Motivations - Paramétrisation des LiNOx dans Méso-NH - Applications à TOGA-COARE, TROCCINOX et STERA - Perspectives Méso-NH – Réunion utilisateurs -Toulouse 2

Motivations Paramétrisation des LiNOx dans Méso-NH

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Modélisation du cycle de l’ozone dans la haute troposphère : impact des NOx produits par les éclairs. C. Mari, JP. Pinty, P. Mascart, J. Duron, C. Barthe, JP Chaboureau, F. Gheusi, M. Tressol and T. Fehr (DLR). Motivations Paramétrisation des LiNOx dans Méso-NH - PowerPoint PPT Presentation

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Modélisation du cycle de l’ozone dans la haute troposphère : impact des NOx produits par les éclairs.

C. Mari, JP. Pinty, P. Mascart, J. Duron, C. Barthe, JP Chaboureau, F. Gheusi, M. Tressol and T. Fehr (DLR)

- Motivations - Paramétrisation des LiNOx dans Méso-NH- Applications à TOGA-COARE, TROCCINOX et STERAO- Perspectives

Méso-NH – Réunion utilisateurs -Toulouse 2005

Comprendre le bilan de l’ozone troposphérique

NOx : catalyseurs indispensables pour la production de l’O3 !

Réduire l’incertitude sur les sources de NOx

(Lee et al., 1997)

Paramétrisation des LiNOx dans Méso-NH(JP Pinty et T. Fehr)

• Lightning frequency (Price and Rind 1992) / Cloud Top Height

• IC/CG rate (Price and Rind, 1994) / Cold cloud thickness

• P(CG) = 6,7 x 1026 molecules of NO / flash, P(IC) = P(CG) / 10 (Price et al., 1997)

• LNOx in updrafts and/or in downdrafts

• Perfectly coherent with transport and scavenging

0°C

-10°C

IC

CG

Updrafts

Downdrafts

Cloud Top

Long-term simulations 1D / TOGA-COARE

Upper troposphere: Accumulation

Free troposphere:Competition LNOx vs. convective transport

PBL: Increase of NOxdue to downdraft transport of LNOx

NO2 (LiNOx) – NO2 (No LiNOx)

Long-term simulations 1D / TOGA-COARE

O3 (LiNOx) - O3 (NO LiNOx)

LNOx = local and sporadic eventbut integrated effect in space and time for ozone

Meso-NH Set-up for regional (low-resolution) simulationsEU-TROCCINOX

• One single domain (same as forecast mode)• horizontal grid: 102 x 102 points at 30 km resolution

• 72 levels: from 40 m (bottom) up to 600 m (top)

• Physics

• turbulence: CBR TKE 1D scheme

• convection: Bechtold’s scheme (incl. scavenging and LiNOx)

• microphysics: Pinty-Jabouille, subgrid cloudiness

• surface: ISBA and TEB

• radiation: ECMWF

• Initialization/coupling with ARPEGE-MOCAGE analysis

• Lagrangian tracers

• Chemistry• ReLACS scheme (37 species)

• dry deposition: Wesely

• emissions: EDGAR/GEIA (1°x1°)

(except for BB, Yevich and Logan 2003)

03/03/04Local convection flight in the afternoon

03/03/04Morning flight survey

04/03/04Aged NOx plume in the afternoon

Modelling of LNOx in MNHC at high resolution[ JP Pinty, C. Mari, C. Barthe and JP Chaboureau]

The STERAO intercomparison case[courtesy of M. Barth, NCAR)

http://box.mmm.ucar.edu/individual/barth/Chem_Convec_Intercomparison/slide1.html

Set-up of Méso-NH

• Domain

• horizontal grid : 120 x 120 points at 1 km resolution with open LBC

• 50 levels : from 70 m (bot) up to 600 m (top) with wave damping

•Physics

• transport with MPDATA scheme

• microphysics: Pinty-Jabouille

• electricity: Barthe-Pinty-Molinié

• gas scavenging & LiNOx: Mari-Pinty

• 3D turbulence (TKE): Cuxart-B-R

• Initialization

• R/S with 3 warm bubbles (3K)

• profiles of HCHO, H2O2, HNO3

• profiles of CO, NOx, O3

• 3 hour run on the 12 LINUX cluster @ LA

Ice and Wind fieldsT=1 hour @ Z=10 km

Convective Transport and scavenging

75 ppb<CO<130 ppb

Time = 1 hour Time = 2.5 hours

HNO3

http://box.mmm.ucar.edu/individual/barth/Chem_Convec_Intercomparison/slide1.html

Perspectives

● Modèle couplé transport / lessivage / éclairs / chimie dans la convection, complet et réaliste

● Tests de sensibilité 1D (stage de H. Luitjing au LA )

● Amélioration de la paramétrisation: approche plus physique, comparaison avec des simulations explicites de type STERAO (stage post-doctoral C. Barthe)