etude de l’impact des no x sur la composition de l’ut tropicale avec le modèle mocage

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Etude de l’impact des NOx

sur la composition de l’UT tropicale avec le modèle MOCAGE

Brice Barret, Philippe Ricaud, Jean-Luc Attié, Céline Mari, Nicolas Bousserez, Eric LeflochmoënLaboratoire d’Aérologie, Observatoire Midi-Pyrénées, Toulouse, France

Vincent-Henri Peuch, Béatrice JosseCNRM Toulouse, France


Objectifs

Importance de l’O3 dans l’UTLS bilan de l’O3 troposphérique changement climatique

Température de la tropopause Température de la surface : effet de serre de O3 max. près de la

tropopause Impact de la convection sur l’O3 dans l’UTLS tropicale ?

Dynamique mélangeChimique apport de précurseurs de la basse tropo.

production de NOx par les éclairs 2-20 TgN/an

Contexte experimentale

Expérience TROCCINOX-II (02-03/2005) etude des différents processus (Convection, Cirrus,

Eclairs…) impactant la composition de la troposphère tropicale au Brésil

mesures in-situ aeroportées de O3, CO, NO, NOy de la surface a la basse strato


• Paramétrisations de la convection et des LiNOx dans MOCAGE

• Evaluation de la convection OLR

• Evaluation des éclairs LIS

• Evaluation de la Chimie Global: instrument spatial MLS (O3) Profils aux tropiques: Radisondages SHADOZ (O3) Brésil: observations aeroportéesTROCCINOX-2005 (O3/CO/NO/NOy)

• Conclusions et perspectives

PLAN


O3

NONO2

HO2

RO2

OH

O3, CO, COVNOx

Tropopause

CO, COV

H2O2

ROOH

HNO3

PAN

TLi-NOx

Overshoots TTL

+ (H2O,Acetone…)

Impact de la convection sur O3 dans la Tropo. Tropicale ?

Dynamique O3

Chimie O3

O3 ~ Semaine

[O3] ~ 15-30 ppbv

O3 ~ Mois

[O3] ~ 60-90 ppbv


Convection profonde et -NOx dans MOCAGE

Entrainement/Detrainement

Downdrafts

Updrafts

Subsidence compensatoir

e

Detrainement

Schéma de convection profonde:• Approche par Flux de masse (Bechtold, 2001)• Déclenchement: Instabilité d’une particule à son niveau de condensation + Epaisseur du nuage potentiel

Production des LiNOx:• Basé sur le formalisme de Flux de masse du schéma de convection (Mari et al., 2006)• Cohérence avec le transport et le lessivage des espèces• Pas de placement vertical a priori des LiNOx• Lf ~ Hct4.9 (Price et Rind, 1992)• P(IC)=P(CG)=2.2e26 NO molec (Ridley et al. 2005)

CTL

FRL

MTLIC

CG

Li-NOx

LCL


CAPE

CO

NO

Amérique du sud

AfriqueIndonésie

Variations longitudinales dans la bande 10N:20Sdans la haute tropo. (Février 2005)

Distributions simulées


Localisation

• Convection océanique: ITCZ: OK Warm Pool/SPCZ: OK

• Convection continentale Afrique: bassin du Congo ? Amérique du sud: centre du Brésil ? Indonésie: OK

Intensité

Paramètres non comparables quantitativement Rapport Océan/Continent trop élevé.

MOCAGE / Updraft Vert. Vel.

NOAA16 Sat. / OLR

Convection profonde dans MOCAGE: NOAA/OLR


Production d’éclairs dans MOCAGE: LIS

Localisation

• Globalement OK• Zone d’éclairs trop étendue au-dessus de l’Indonésie

Intensité

Trop forte: Indonésie, Ouest de l’Amérique du Sud et du sud de l’Afrique, Est du BrésilTrop faible: Bassin du Congo

Flashs/km2/Day

LIS / 02-2005

MOCAGE / 02-2005


Chimie: MOCAGE versus Aura/MLS (O3)

146 hPa (max = 150 ppbv) 100 hPa (max= 250 ppbv)

MO

CA

GE

MLS


Profil moyen SHADOZ: forme en S typique des tropiques.

Sur-estimation de l’ozone troposphérique par MOCAGE (20-40%).

Basse tropo: production trop forte ?

Haute tropo: dynamique ?

Chimie: MOCAGE versus SHADOZ (O3)


Geophysica

Chimie: MOCAGE versus TROCCINOX

• … impact of tropical deep convection on the balance and distribution of NOx and other trace gases ?

• … amount of water vapour entering the stratosphere ?

• …formation and distribution of aerosol particles ?

• … how do cirrus clouds affect air composition ?

• … main transport processes in the tropical UT/LS determining trace gas budgets ?

DLR-Falcon


Falcon

CO:Sous-estimation initialisationGradients conformes aux observations

O3:Sous-estimation dans la basse-troposphère (<60%)Emissions ?

Sur-estimation dans la haute troposphère (~40%) Convection continentale trop faible ? Production chimique trop forte ?…

Geophysica

CO O3

O3

CO

Chimie: MOCAGE versus TROCCINOX (CO/O3)


Falcon

Geophysica

NO

NO NOy

NOy

NO:Sous-estimation dans la haute tropo. déclenchement de la convection dans le domaine TROCCINOX

NOy:Sur-estimation dans la tropo. libre et la haute tropo. séquestration des NOx par le PAN ? NOy/NOx trop élevé: problème classique

Chimie: MOCAGE versus TROCCINOX (NO/NOy)


Conclusions et perspectives• Paramétrisation des LiNOx implémentée dans MOCAGE• Comportement général cohérent • Convection: trop forte (faible) au-dessus des océans (continents)• Répartition des éclairs inhomogène: Amérique du sud / AfriqueTROCCINOX: • Ozone trop élevé dans la haute troposphère: Chimie/Dynamique ?• Rapport NOy/NOx trop élevé:

puits manquants pour les NOy ?LiNOx / déclenchement de la convection trop faibles sur la zone TROCCINOX

• Tests de la convectionComparaison avec Meso-NH: effet de taille de grille ?Comparaison ECMWF/Arpège

• Extension des données spatiales de comparaisonMSG: couverture nuageuseMLS: CO et HNO3 (?) / périodes de temps plus longuesOMI/MLS O3 troposphériqueMOPITT CO troposphériqueSCIAMACHY NO2 troposphérique… IASI O3/CO troposphériques (colonnes/profils)

• Assimilation PALM/MOCAGE MLS/MOPITT/IASI champs 4D CO/O3 …

etude de l’impact des no x sur la composition de l’ut tropicale avec le modèle mocage

Documents