impacts des aérosols sur la dynamique en couche limite urbaine: application durant la campagne...
Post on 04-Apr-2015
103 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Impacts des aérosols sur la dynamique en couche limite
urbaine:
Application durant la campagne CAPITOUL
B. Aouizerats, P. Tulet, L. Gomes, G. Pigeon, and V. Masson
CNRM/GAME (Meteo-France, CNRS)
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 1
Plan
I. Developpement d’un module de calcul en ligne des propriétés optiques des aérosols
II. Applications à la campagne CAPITOUL
1. Méthodologie
2. Construction des look up table
3. Validation
1. Mise en place d’une simulation « de référence »
2. Couplage du module et validation
3. Impacts radiatifs des aérosols sur la dynamique
Introduction :
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 2
R
MBC MOC MNH3
MSO4 MNO3 MSOA
Maxwell-GarnettTombette et. Al. (2008)
KAER =
Kr+i.ki()Mie
computation
Tau()
SSA()
G()
)(2
)(22
21121
211212
f
fK AERaer avec :
i : constantes diélectriques complexe effectives, où les indices 1 et 2 représentent respectivement l’inclusion et l’extrusion
- f1 : fraction volumique de l’inclusion
KBC () KOC () KNH3 ()
KSO4 () KNO3 () KSOA ()
Méthodologie
I. Développement d’un module de calcul des p. o. a.II.Applications à la campagne CAPITOUL
1. Méthodologie2. Construction des look up table3. Validation
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 3
Calcul des propriétés optiques Tau, SSA et G en fonction de M, R,
,kr,ki et à chaque longueur d’onde.
Calcul en ligne trop cher: Construction de look up tables
Méthode utilisée: Interpolation polynomiale en fonction du rayon (calibration offline) avec un jeu de paramètres d’entrée judicieusement choisis (linéarité entre)
Pour les trois paramètres Tau, SSA et G : 112320 termes.
Lambda 0.217 ; 0.345 ; 0.565 ; 0.940 ; 1.785 ; 3.190 6
Kr 1.45 ; 1.5 ; 1.55 ; 1.6 ; 1.65 ; 1.7 ; 1.75 ; 1.8 8 48
Ki –0.001 ; –0.006 ; –0.008 ; –0.02 ; –0.1 ; –0.4 6 288
Polyn. P11 ; … ; P16 ; P21; … ; P26 ; Rcoup 13 37440
Constructions des look up tables
I. Développement d’un module de calcul des p. o. a.II.Applications à la campagne CAPITOUL
1. Méthodologie2. Construction des look up table3. Validation
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 4
Validation :
Direct computationpolynomial interpolation
CAS 1: Aerosol urbainMBC=2.5ug.m3; MOC=5ug.m3; MSu=0.7ug.m3
MNi=0.2ug.m3; MAm=0.2ug.m3; MSOA=0.6ug.m3
MH2O=0.05ug.m3
CAS 2: Aerosol intermediaireMBC=1.5ug.m3; MOC=5ug.m3; MSu=1.2ug.m3
MNi=0.7ug.m3; MAm=0.5ug.m3; MSOA=1.2ug.m3
MH2O=0.2ug.m3
CAS 3: Aerosol secondaireMBC=1ug.m3; MOC=4ug.m3; MSu=2.5ug.m3
MNi=3ug.m3; MAm=1.2ug.m3; MSOA=2.5ug.m3
MH2O=0.35ug.m3
ext (Mm-1)
SSA
G
I. Développement d’un module de calcul des p. o. a.II.Applications à la campagne CAPITOUL
1. Méthodologie2. Construction des look up table3. Validation
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 5
Conclusions intermédiaires :
- Mise en place d’un module de calcul en ligne des propriétés radiatives des aérosols
-Validation des approximations
- Couplage avec Meso-NH
- Validation avec des observations
- Impacts sur la dynamique?
I. Développement d’un module de calcul des p. o. a.II.Applications à la campagne CAPITOUL
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 6
• Campagne centrée sur Toulouse
Ville moyennement polluée
• Thème principal : météorologie urbaine
• De Mars 2004 à Mars 2005
• Objectifs expérimentaux :
Étude des échanges d’énergie
Impact de la ville sur la dynamique
Caractériser l’aérosol urbain
Campagne CAPITOUL
I. Développement d’un module de calcul des p. o. a.II. Applications à la campagne CAPITOUL
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 7
• Simulation : situation POI 03-04/07/2004 et 2 jours de spin up (ini. chimie).
configuration 3 domaines imbriqués (10 km, 2.5 km, et 500m)
0 1 2 3 4 t(day) 0 1 2 3 4 t(day)
0 1 2 3 4 t(day)
T2m (°C) et RH (%) profils de vent meridien
O3 et NO2 concentrations (ug/m3)
N-W Wind S-E WindObs.
Mod.
Mise en place d’une simulation de référence
I. Développement d’un module de calcul des p. o. a.II. Applications à la campagne CAPITOUL
1. Mise en place d’une simulation « de référence »2. Couplage du module et validation3. Impacts radiatifs des aérosols sur la dynamique
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 8
Aerosols
1 2 3 4 t (day)
[OC]
[BC]
ug/m3
ug/m3
OC total Mod.SOA Mod.OC total Obs. filters
BC Mod.BC Obs. filtersBC Obs. Aethalometer
Bon ordre de grandeur
Reproduction de la variation
diurne
1 2 3 4 t (day)
Mise en place d’une simulation de référence
I. Développement d’un module de calcul des p. o. a.II. Applications à la campagne CAPITOUL
1. Mise en place d’une simulation « de référence »2. Couplage du module et validation3. Impacts radiatifs des aérosols sur la dynamique
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 9
Couplage du module avec Meso-NH
SSA à 550 nm le 3/7/04 à 6h TU (ground level)
0.6
0.7
0.8
• Low SSAaerosol absorbantnoir/primaire• High SSAaerosol diffusantliquide/secondaire
SSA cohérent avec la composition
Couplage du module
I. Développement d’un module de calcul des p. o. a.II. Applications à la campagne CAPITOUL
1. Mise en place d’une simulation « de référence »2. Couplage du module et validation3. Impacts radiatifs des aérosols sur la dynamique
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 10
Obs. AERONET
Modelling
AOD at 550 nm
Scattering coefficient (Mm-1)
Absorption coefficient (Mm-1)
MAST
Le Fauga
Bonne représentation de l’AOD
SSA correct, excepté lorsqu’on sous/sur – estime les concentrations d’aérosols.
SSA at 550 nm
0.7
0.8
0.6
Couplage du module
I. Développement d’un module de calcul des p. o. a.II. Applications à la campagne CAPITOUL
1. Mise en place d’une simulation « de référence »2. Couplage du module et validation3. Impacts radiatifs des aérosols sur la dynamique
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 11
aer/rad (K) - ref
t (h)0 30
z (m)
0
1000
2000
3000 +0.4K
-0.4K
402010
Flux SW au sol diminué de ~ 40Wm-2
Les aerosols ont un effet refroidissant sur la BL
Expansion de la BL moins haute
Impacts radiatifs des aérosols sur la dynamique
I. Développement d’un module de calcul des p. o. a.II. Applications à la campagne CAPITOUL
1. Mise en place d’une simulation « de référence »2. Couplage du module et validation3. Impacts radiatifs des aérosols sur la dynamique
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 12
Conclusions :
• La modélisation nous a permis de mieux comprendre l’influence des aérosols urbains sur les flux radiatifs.
• Couplage en ligne Etude de l’influence de la composition chimique de l’aérosol sur se propriétés radiatives.
• Impacts optiques des aérosols:
40 W/m2 en moins
refroidit la BL de ~ 0.3 K
expansion de la BL moins haute de ~100m
• Cependant, cela reste une étude préliminaire. Difficultés à séparer les effets immédiats de la dérive du modèle
12/10/2009 Réunion utilisateurs Meso-NH 13
top related