Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs
infrarougeV. Capelle1, A. Chédin1, M. Siméon1,
C. Tsamalis1, C. Pierangelo2, M. Pondrom1, R. Armante1, C. Crevoisier1, L. Crépeau1, N. A. Scott1,M. Ben Sassi1
1LMD / IPSL, Ecole Polytechnique, Palaiseau, France 2CNES, Toulouse, France
Objectif: - restituer les propriétés optiques des aérosols de poussières - étudier leur interaction avec le système climatique - mieux contraindre le bilan radiatif terrestre dans l’infrarouge
Apport des observations satellite: observation quotidienne, globale et continue à haute résolution spatiale accès à de longues séries temporelles
Apport de l’infrarouge : Observations disponibles de jour et de nuit, sur les océans et les continents possibilité d’accéder à l’altitude moyenne des aérosols et à la taille des particules. 10 μm : détection essentiellement du mode grossier (coarse) des aérosols de poussières
Télédétection dans l’infrarouge (IR)
MetOp/IASI
A-Train
PARASOL
CALIPSO Aqua/AIRS
=> 10 ans de données à partir de sondeurs hyperspectraux infrarouge (AIRS, IASI)
Méthodologie
Paramètres d’entrée:Code couplé
4A-OP/DISORTOPAC
1) Calcul off-line: Construction des Look Up Tables (LUT) en température de brillance
2) Inversion:Obs satellite
(hors nuages): AIRS,, IASI
Etablissement de séries temporelles• Avec AIRS depuis 2003• Avec IASI depuis 2007
Les climatologies et résultats mensuels sont disponibles sur http://ara.abct.lmd.polytechnique.fr/
Pierangelo et al. 2004, ACP; Pierangelo et al. 2005, GRL; Peyridieu et al. 2010, ACP; Peyridieu et al. 2013, ACP; Capelle et al. 2013, ACPD.
http://www.pole-ether.fr/etherTypo/?id=1292&L=0; http://ara.abct.lmd.polytechnique.fr/4aop.noveltis.com/
Calculs effectués sur de grands centres de calculs: IDRIS, ECMWF, climserv
situation Atmosphérique (T, H2O, etc..)
Propriétés des aérosols:• épaisseur optique à 10μm• altitude moyenne• rayon effectif
LUT atmosphères
LUT aérosols
LUT atmosphères
LUT aérosols
Epaisseur optique (coarse-mode) à 10µm
Climatologie mensuelle sur les 6 ans de données IASI (2007-2013) sur les tropiques
=> Mise en évidence du transport des poussières vers l’ouest.
Jan.
Feb.
Mar.
Apr.
May.
Jun.
Jul.
Aug.
Sep.
Oct.
Nov.
Dec.
Altitude moyenne
Climatologie mensuelle sur les 6 ans de données IASI (2007-2013) sur les tropiques
Résultats actuels sur mer. Travail sur terre en cours
Jan.
Feb.
Mar.
Apr.
May.
Jun.
Jul.
Aug.
Sep.
Oct.
Nov.
Dec.
Séries temporelles AOD/Comparaisons AERONET : sur mer
Solar Village
Capo Verde
Tenerife (ST) Karachi
Ragged Point
La Pargueraf=0.60
f=0.54
f=1.34
f=0.65
f=0.58
f=0.57
Comparaisons Visible/IR non triviales car métrique différente qui dépend: - de la distribution de taille - du rayon effectif - de l’indice de réfraction
Comparaisons faites en appliquant un coefficient à AERONET (par site)
ratio moyen IR/VIS: 0.6±0.17
Correlation: 0.88 pour 713 items
Séries temporelles AOD/Comparaisons AERONET : sur terre
Zouerate-Fennec
f=0.71
Dakar f=0.43
Tamanrasset f=1.21
Banizoumbouf=0.77
f=0.52Solar Village
f=0.37Karachi
Sur terre nécessité de prendre en compte les propriétés de surface (Ts, emissivités) elles-mêmes fortement impactées par les aérosols (Capelle et al., JAMC, 2012)
ratio moyen IR/VIS: 0.55
Correlation: 0.74 pour 582 items
Séries temporelles altitude moyenne/Comparaisons CALIOP (sur mer)
Dakar Solar Village
Dhadnah Capo Verde
Karachi Pune
Sur mer: Difference moyenne IASI/CALIOP de ~450m
correlation de 0.78 pour 925 items
Résultats satisfaisants compte tenu de :définition ≠ des deux altitudesrésolutions ≠ spatiale et temporellesensibilité de IASI plus faible à l’altitude qu’à l’ AOD
Sur les continents (desert): travail en cours.
Résultats à l’échelle journalière:Quelques exemples à Dakar
Limite des valeurs de la LUT
Résultats satisfaisants. Pb. avec les très forts événements car valeur maximale des LUT atteinte (en cours d’extension) Pb. à gérer : la forte variation du nombre de points d’un jour à l’autre/filtrage du bruit => en cours
7 juillet 2009
Détection aerosol/nuage
AOD
Altitude
IASIAERONET CMo * 0.55
Avril 2009 Juin 2009
Juillet 2009 Mars 2010
Extension aux situations extra-tropicales
Aerosol detection:
Aerosol retrieval:=> IASI 10µm CMo AOD compared with AERONET 870nm total AOD at “Forth-Crete"
(Israelevich et al., JGR, 2012)
MODIS 550nm total AOD IASI aerosol cover Day 1 - 10 Day 1 - 10
Day 11 - 20 Day 11 - 20
Day 21 - 30 Day 21 - 30
Exemple: cas de avril 2008 sur la Méditerrannée
élimination des scènes nuageuses identification des scènes « aérosol » calcul des LUT pour les atmosphères extra-tropicales Validation de la méthode aux mid-latitude => en cours
AIRS+IASI: 10 ans de séries temporelles
AOD à 10 µm Altitude moyenne (m)
=>Transition en 2007/2008: les AOD deviennent plus faibles et les altitudes plus hautes lors de la saison des aérosols (été)
Correlation avec l’indice de végétation (NDVI) sur Cap Vert
MODIS NDVI
IASIAIRS
Perspectives
6 ans de données IASI/Metop-A + 10 ans de AIRS. IASI/Metop-B en cours. A terme: 20 ans de IASI (2007-2027) +30 ans de IASI-NG.
Comparaisons avec le visible satisfaisantes sur les restitutions mensuelles (mais difficulté de quantifier les différences à cause de la métrique différente)
Amélioration des restitutions journalières => va permettre, entre autre, de progresser dans les comparaisons IR/Vis
Démarrage prochain des comparaisons avec les modèles (ECMWF ou autres) + d’autres approches dans l’IR (ESA-CCI)
participation aux projets MACC-II, MACC-III, Copernicus (?), ESA-CCI