Les aérosols dans le modèle couplé

Les aérosols dans le modèle Les aérosols dans le modèle couplécouplé

Céline DéandreisCéline DéandreisRéunion CPLIPSL - 04/04/07Réunion CPLIPSL - 04/04/07

Rappel: Impact des aérosolsRappel: Impact des aérosols sur le bilan radiatif

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Les effets indirects:

L’effet direct:

Interaction des aérosols avec le rayonnement solaireModification de l’épaisseur optique de la couche atmosphériqueEffet linéaire

Modification de la microphysique des nuagesmodification de l’épaisseur optique nuageuseEffet non linéaire

Haywood et Boucher, 2000

Modélisation:

Version du modèle

Effets et espèces étudiées au niveau radiatif:• Initialement (version de JQ et JLD):

– Effets: direct et premier indirect– Espèce: sulfate

• Actuellement:– Généralisation à l’aérosol anthropique: sulfate + aérosol carboné (POM et BC)

• Futur:– Généralisation à tout l’aérosol : anthropique + naturel (SS et Dust)

(Pb pour le passage au couplé: les vents à 10m)

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• LMDZ4 en mode forcé 96x73x19

• bucket

• INCA version CH4 - AER

Calcul des forçages radiatifs (FR) dans LMDZ :

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calcul on-line de FR instantané sans ajustement de la température stratosphérique

Aérosol : fichier de concentrations

prescritesAnthropiques +

naturelles


prescritesnaturelles

Propriétés optiques de la couche

atmosphèrique

Propriétés optiques de la couche nuageuse


Code radiatif

LMDZ

NB: référence effet direct (zéro aérosol) ≠ référence effet indirect (aérosol naturel)

p2t = mois

Ajustement de Température pris en compte par la

physique du modèle

Forçages = concentrations

Flux Net 1 : aérosol=0 et nuage=nat.

Flux Net 2 : aérosol=nat.+anth. et nuage=nat.

Flux Net 3 : Aérosol=nat.+anth. et nuage=nat.

+anth.

FR direct/indirect = ΔFN

Couplage à INCA :

4/10


prescritesAnthropiques +

naturelles




atmosphèrique



Code radiatif

LMDZ




+anth.



physique du modèle

Couplage à INCA :

4/10

Aérosol : concentrations calculées on-lineAnthropiques +

naturelles




atmosphèrique



Code radiatif

LMDZ

INCA

Aérosol : fichier d’émissions

Anthropiques+Naturelles

P2t = 30min

Forçage principal = émissions

Forçage de référence = concentrations




+anth.



physique du modèle

Couplage à INCA :

4/10


naturelles




atmosphèrique



Code radiatif

LMDZ

INCA



Boucle complète: Climat <=> chimie

P2t = 30min

P2t = 30min




+anth.



physique du modèle

Couplage à INCA :

4/10


naturelles




+anth.





atmosphèrique



Code radiatif

LMDZ

INCA



P2t = 30min

Boucle complète: Climat <=> chimie

P2t = 30min


physique du modèle

En résumé…

Avantages:

- accès à la variabilité de l’aérosol (p2t=30min)

- champs d’aérosol répondent au modification de température, précipitation…

Inconvénients:

- calcul du FR contient :

- l’effet des aérosols

- l’effet de la rétroaction climatique aérosol (<3%)

- CPU et mémoire élevés; fichier aérosol naturel compliquée à obtenir

dans le couplé utilisation d’un code radiatif off-line pour le calcul des FR

LES RESULTATS:LES RESULTATS:

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I - Choix du schéma de convection

KE vs Tiedtke

II - Schéma de convection et chimie

III - Principales conséquences du couplage à INCA

sur les forçages radiatifs

sur les variables physiques

L’insertion de INCA dans le couplé est elle envisageable?L’insertion de INCA dans le couplé est elle envisageable?

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Comparaison des bilans radiatifs pour les 2 schémas de convection: KE vs Tiedtke

Conclusion:

Bilan radiatifBilan radiatif

en W/m²en W/m²KE Tiedtke

TOA 0.2 1.4

Surface 0.4 0.5

DifferenceTOA -

Surface-0.2 0.9

Le schéma de KE est plus adapté au passage en couplé

Chimie et convection Chimie et convection

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Conclusion:

Accumulation d’espèces dans la haute troposphère avec KE

Comparaison des concentrations (µg/m3) de sulfate, POM et BC: KE vs Tiedtke

KE - Tiedtke

SO4 BCPOM

KE

2

0

1

0

1

1.8

0

0.2

0.1

0.02

- 0.5

0.5

0.2

0.05

-0.02

- 0.1- 0.2

-0.05

0.1

0.02

- 0.5

0.5

0.2

0.05

-0.02

- 0.1- 0.2

-0.05

0.1

0.002

- 0.05

0.05

0.02

0.005

-0.002

- 0.01- 0.02

-0.005

0.01

Effet du couplage à INCA: les forçages radiatifsEffet du couplage à INCA: les forçages radiatifs

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effet direct linéaire => pas de conséquence

écart ~ - 8%

premier effet indirect:

LMDZ-INCA - 0.46W/m² LMDZ-INCA - LMDZ

LMDZ-INCA - 0.36W/m² LMDZ-INCA - LMDZ

écart ~ 2%

- 10

5

- 0.2

- 2

1

10

2

- 1

0.2

- 5

- 0.5

0.5

- 10

5

- 0.2

- 2

1

10

2

- 1

0.2

- 5

- 0.5

0.5

- 0.2

- 1

0.1

2

0.5

- 2

1

0.2

- 0.5

- 0.1

- 0.2

- 1

0.1

2

0.5

- 2

1

0.2

- 0.5

- 0.1

- 0.2

- 1

0.1

2

0.5

- 2

1

0.2

- 0.5

- 0.1

Effet du couplage à INCA: les variables physiques Effet du couplage à INCA: les variables physiques

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Modification des champs physiques suite au couplage LMDZ-INCA + effet aérosol

Température différence en °C

Précipitation écart relatif (en %)

Prochaines étapes vers le couplé Prochaines étapes vers le couplé

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prise en compte des aérosols dans le couplé

rétroaction climat aérosol via l’ajustement de température

calcul des forçages radiatifs off -line (avec ou sans ajustement de température de la stratosphère) fréquence mensuelle ou autre

prochaines étapes

remplacer la version bucket par une version d’Orchidée. Laquelle?

simulations snap -shot présent et futur de référence avant un run transitoire

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Bilan radiatifBilan radiatif

en W/m²en W/m²KE (LMDZ-

INCA)KE (LMDZ)

KE sans aérosol (1 an)

Tiedtke

TOA 0.2 <0.1 0.87 1.4

Surface 0.4 0.2 1.05 0.5

DifferenceTOA - Surface

-0.2 -0.2 -0.2 0.9

Hourdin et al, 2006

Documents

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