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Nuages stratosphériques polaires
- « Compte rendu » du workshop SPARC sur les PSC, Zürich, 27-29 août 2014
- Suivi lagrangien des propriétés des PSC en Antarctique à l’aide de Caliop
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-GuirecN. Montoux
Workshop PSC : but
- Faire le point sur l’état des connaissances actuelles, les avancées récentes :
* observations satellitales et lidar sol * observations avions et ballons * processus : nucléation, dénitrification, forçage dynamique * chimie et CTMs * paramétrisation des PSC dans les CCM, études empiriques
- Discuter de la nécessité de faire un nouveau papier de Review. Derniers en date :
* Lowe and MacKenzie, 2008 * Peter and Grooβ, 2012 - Discuter des incertitudes, verrous scientifiques restants
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
Workshop PSC : études
- Classifications des PSC au moyen des données satellites et sols (CALIOP, MIPAS, lidar sol)
Comparaisons Arctique/Antarctique
- Nucléation hétérogène « rapide » sur des poussières désertiques (Hoyle et al., 2013, Ines et al., 2013) ou météorites pour former des NAT.
Taux d’activation des chlorines par les NAT divisé par 10.
- Importance de l’historique de la température de la masse d’air pour la formation des NAT (Lambert et Santee)
- Importance des ondes de relief (Michael Höpfner, 2006, MIPAS).
- Présence de « NAT rocks » 22 µm (Sergej Molleker), asphériques ? Comment se forment-elles ? Rôle dans la dénitrification ?
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
Workshop PSC : Caliop
- Nouvelle classification de la composition des PSC : Pitts et al. 2007 et 2013
- Climatologie des PSC en Antarctique et Arctique
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
Workshop PSC : modèles microphysiques
- Modèle du DMI toujours disponible mais plus entretenu Pas de possibilité de faire des NAT sur des aérosols solides
- Modèle microphysique ZOMM : Zurich Optical and Meteorological model
Pas de distribution en tailles des PSC
Ines et al., ACPD, 2013
- Insertion de ZOMM dans CLAMS en coursWorkshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
Workshop PSC : incertitudes
- Types de supports pour formation hétérogène des NAT ? Présence de sites réactifs mais quels sont-ils ? Formation des NAT « rocks » ? Contribution à la dénitrification ?
- NAD observés en laboratoire (chambre AIDA) mais NAT observés en milieu naturel : pourquoi cette différence ? H2SO4 ?
- Bonne paramétrisation des PCS nécessaire pour correctement reproduire et prédire le trou d’ozone et l’influence d’un changement de climat. Nombre de particules et quantité d’HNO3 capturée ? Incertitudes sur la température ? Sensibilité des instruments ? Classification des PSC, dépendance en T, HNO3 ?
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
Suivi lagrangien des PSC : introduction
- Contexte : PSC constitués de différents types de particules : NAT (solide), STS (liquide), ICE, … activation des chlorines et destruction d’ozone dépend du type de
particule.
- Objectifs : Mieux comprendre la formation et l’évolution des particules en
fonction de l’environnement thermodynamique des masses d’air. Tester la capacité des modèles microphysiques à reproduire les
observations.
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
Suivi lagrangien des PSC : cadre
- Méthode :«Match» pour relier l’évolution des propriétés et du type de PSC
observés par lidar en Antarctique avec l’évolution de la pression et de la température le long de trajectoires.
- Projet : International Polar Year : ORACLE-O3 : "Ozone layer and UV
RAdiation in a changing CLimate Evaluated during IPY"
- Dates:2006 à 2008 de mai à septembre
- Lidars impliqués :Sol : Davis, Dumont D’Urville et McMurdo + spatial : CALIOP
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
- Mesures : nombre de jours de mesures durant les 3 années
- Trajectoires : Début : milieu des sessions d’observation lidar Altitude : 10 niveaux verticaux entre 13 et 25 km Modèle : serveur GSFC (NCEP et DAO) 4790 trajectoires avec NCEP et 3240 avec DAO
- Critères de match : dtraj-lidar< 200 km et ∆PV<40% (∆t <2.5min avec Caliop) 161 trajectoires avec NCEP et 85 avec DAO
Suivi lagrangien des PSC : résumé de la campagne
Moins de PSC à DDU :-bord du vortex-moins de puissance laser et diamètre du télescope plus petit
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
Suivi lagrangien des PSC : cas d’étudeTrajectoires et température
- Trajectoires semblent suivre le même chemin mais différence temporelle peut être importante
[H2O]=3.5 ppmv–[HNO3]=6 ppbv
- Différences entre les trajectoires plus faibles pour les températures froides (où PSC attendus)
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
Suivi lagrangien des PSC : cas d’étudePropriétés optiques
- 3 août : fort SR et depo vers McM ICE mais désaccord intensité sol/lidar présence d’ondes de relief ?- Température ne permet pas d’expliquer la présence de certains PSC
mais plutôt l’évolution de température : 9 août 9:51 UTC, T=191.5K : pas de PSC 11 août 21:10 UTC, T=194.2K : STS+NAT
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
- Entrée : T,P le long des trajectoires, H2O et HNO3 MLS V3.3 initiaux- Sorties : microphysique, chimie, optique
Signaux optiques modélisés plus faibles que ceux observés : ondes ?
Suivi lagrangien des PSC : cas d’étudeModélisation : modèle du DMI
Densité des particules varie d’un facteur 3 entre les trajectoires
Bon accord modèle/obs MLS : chimie, T
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
Suivi lagrangien des PSC : cas d’étudeModélisation : WRF
- Différence jusqu’à 7 K dans la zone de Mc Murdo où présence d’onde de gravité
- Entrée : analyses NCEP (1° - 6 heures)- Sorties : vent vertical, température (1 heure, 20 km, 120 niveaux
verticaux 10hPa)
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
Suivi lagrangien des PSC : cas d’étudeConclusion et perspectives
- Forte variation des propriétés optiques sur de petites échelles : Ondes de relief produisent des fluctuations rapides de température
jusqu’à 7 K d’après les simulations WRF peut expliquer différence obs./modèle ? A tester
- Histoire de la masse d’air importante (évolution de la température) pour expliquer présence de particules
- Etude statistique nécessaire (différentes périodes, types de PSC) pour tester capacité des modèles à reproduire les observations
10 cas d’étude déjà sélectionnés.
- Compteur de particules nécessaire pour dissocier imperfection module microphysique ou paramètres optiques (indice de réfraction, forme) dans le modèle du DMI.
Workshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec
Suivi lagrangien des PSC : collaboration
Andrew Klekociuk Michael Pitts
Philippe Keckhut
Luca Di LibertoMarcel Snels
Niels Larsen
Vincent NoëlWorkshop ECCLAT, 20 janvier 2015, Perros-Guirec