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Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Etude de limpact des NO x sur la composition de lUT tropicale avec le modèle MOCAGE Brice Barret, Philippe Ricaud,

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2 Atelier ADOMOCA novembre 2006 Etude de limpact des NO x sur la composition de lUT tropicale avec le modèle MOCAGE Brice Barret, Philippe Ricaud, Jean-Luc Attié, Céline Mari, Nicolas Bousserez, Eric Leflochmoën Laboratoire dAérologie, Observatoire Midi-Pyrénées, Toulouse, France Vincent-Henri Peuch, Béatrice Josse CNRM Toulouse, France

3 Atelier ADOMOCA novembre 2006 Objectifs Importance de lO 3 dans lUTLS bilan de lO 3 troposphérique changement climatique Température de la tropopause Température de la surface : effet de serre de O 3 max. près de la tropopause Impact de la convection sur lO 3 dans lUTLS tropicale ? Dynamique mélange Chimique 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 O 3, CO, NO, NOy de la surface a la basse strato

4 Atelier ADOMOCA novembre 2006 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

5 Atelier ADOMOCA novembre 2006 O3O3 NO NO 2 HO 2 RO 2 OH O 3, CO, COV NO x Tropopause CO, COV H 2 O 2 ROOH HNO 3 PAN T Li-NO x Overshoots TTL + (H 2 O, Acetone…) Impact de la convection sur O 3 dans la Tropo. Tropicale ? Dynamique O 3 Chimie O 3 O 3 ~ Semaine [O 3 ] ~ ppbv O 3 ~ Mois [O 3 ] ~ ppbv

6 Atelier ADOMOCA novembre 2006 Convection profonde et -NOx dans MOCAGE Entrainement/Detrainement Downdrafts Updrafts Subsidence compensatoire Detrainement Schéma de convection profonde: Approche par Flux de masse (Bechtold, 2001) Déclenchement: Instabilité dune 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 ~ Hct 4.9 (Price et Rind, 1992) P(IC)=P(CG)=2.2e 26 NO molec (Ridley et al. 2005) CTL FRL MTL IC CG Li-NOx LCL

7 Atelier ADOMOCA novembre 2006 CAPE CO NO Amérique du sud Afrique Indonésie Variations longitudinales dans la bande 10N:20S dans la haute tropo. (Février 2005) Distributions simulées

8 Atelier ADOMOCA novembre 2006 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

9 Atelier ADOMOCA novembre 2006 Production déclairs dans MOCAGE: LIS Localisation Globalement OK Zone déclairs trop étendue au- dessus de lIndonésie Intensité Trop forte: Indonésie, Ouest de lAmérique du Sud et du sud de lAfrique, Est du Brésil Trop faible: Bassin du Congo Flashs/km2/Day LIS / MOCAGE /

10 Atelier ADOMOCA novembre 2006 Chimie: MOCAGE versus Aura/MLS (O 3 ) 146 hPa (max = 150 ppbv) 100 hPa (max= 250 ppbv) MOCAGE MLS

11 Atelier ADOMOCA novembre 2006 Profil moyen SHADOZ: forme en S typique des tropiques. Sur-estimation de lozone troposphérique par MOCAGE (20-40%). Basse tropo: production trop forte ? Haute tropo: dynamique ? Chimie: MOCAGE versus SHADOZ (O 3 )

12 Atelier ADOMOCA novembre 2006 Geophysica Chimie: MOCAGE versus TROCCINOX … impact of tropical deep convection on the balance and distribution of NO x 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

13 Atelier ADOMOCA novembre 2006 Falcon CO: Sous-estimation initialisation Gradients 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 O3O3 O3O3 Chimie: MOCAGE versus TROCCINOX (CO/O 3 )

14 Atelier ADOMOCA novembre 2006 Falcon Geophysica NO NO y 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)

15 Atelier ADOMOCA novembre 2006 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 / Afrique TROCCINOX: 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 convection Comparaison avec Meso-NH: effet de taille de grille ? Comparaison ECMWF/Arpège Extension des données spatiales de comparaison MSG: couverture nuageuse MLS: CO et HNO 3 (?) / périodes de temps plus longues OMI/MLS O3 troposphérique MOPITT CO troposphérique SCIAMACHY NO2 troposphérique … IASI O 3 /CO troposphériques (colonnes/profils) Assimilation PALM/MOCAGE MLS/MOPITT/IASI champs 4D CO/O 3 …


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