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Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge V. Capelle 1, A. Chédin 1, M. Siméon 1, C. Tsamalis 1, C. Pierangelo 2, M. Pondrom.

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1 Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge V. Capelle 1, A. Chédin 1, M. Siméon 1, C. Tsamalis 1, C. Pierangelo 2, M. Pondrom 1, R. Armante 1, C. Crevoisier 1, L. Crépeau 1, N. A. Scott 1,M. Ben Sassi 1 1 LMD / IPSL, Ecole Polytechnique, Palaiseau, France 2 CNES, Toulouse, France

2 Objectif: - restituer les propriétés optiques des aérosols de poussières - étudier leur interaction avec le système climatique - mieux contraindre le bilan radiatif terrestre dans linfrarouge Apport des observations satellite: observation quotidienne, globale et continue à haute résolution spatiale accès à de longues séries temporelles Apport de linfrarouge : Observations disponibles de jour et de nuit, sur les océans et les continents possibilité daccéder à laltitude moyenne des aérosols et à la taille des particules. 10 μm : détection essentiellement du mode grossier (coarse) des aérosols de poussières Télédétection dans linfrarouge (IR) MetOp/IASI A-Train PARASOL CALIPSO Aqua/AIRS => 10 ans de données à partir de sondeurs hyperspectraux infrarouge (AIRS, IASI)

3 Méthodologie Paramètres dentrée: Code couplé 4A-OP/DISORT OPAC 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 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. 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

4 Epaisseur optique (coarse-mode) à 10µm Climatologie mensuelle sur les 6 ans de données IASI ( ) sur les tropiques => Mise en évidence du transport des poussières vers louest. Jan. Feb. Mar. Apr. May. Jun. Jul. Aug. Sep. Oct. Nov. Dec.

5 Altitude moyenne Climatologie mensuelle sur les 6 ans de données IASI ( ) sur les tropiques Résultats actuels sur mer. Travail sur terre en cours Jan. Feb. Mar. Apr. May. Jun. Jul. Aug. Sep. Oct. Nov. Dec.

6 Séries temporelles AOD/Comparaisons AERONET : sur mer Solar Village Capo Verde Tenerife (ST) Karachi Ragged Point La Parguera f=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 lindice 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

7 Séries temporelles AOD/Comparaisons AERONET : sur terre Zouerate -Fennec f=0.71 Dakar f=0.43 Tamanrasset f=1.21 Banizoumbou f=0.77 f=0.52 Solar Village f=0.37 Karachi 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

8 Séries temporelles altitude moyenne /Comparaisons CALIOP (sur mer) Dakar Solar Village DhadnahCapo Verde KarachiPune Sur mer: Difference moyenne IASI/CALIOP de ~450m correlation de 0.78 pour 925 items Résultats satisfaisants compte tenu de : définition des deux altitudes résolutions spatiale et temporelle sensibilité de IASI plus faible à laltitude quà l AOD Sur les continents (desert): travail en cours.

9 Résultats à léchelle 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 dextension) Pb. à gérer : la forte variation du nombre de points dun jour à lautre/filtrage du bruit => en cours 7 juillet 2009 Détection aerosol/nuage AOD Altitude IASI AERONET CMo * 0.55 Avril 2009 Juin 2009 Juillet 2009 Mars 2010

10 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 AODIASI aerosol cover Day Day Day 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

11 AIRS+IASI: 10 ans de séries temporelles AOD à 10 µmAltitude 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 lindice de végétation (NDVI) sur Cap Vert MODIS NDVI IASI AIRS

12 Perspectives 6 ans de données IASI/Metop-A + 10 ans de AIRS. IASI/Metop- B en cours. A terme: 20 ans de IASI ( ) +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) + dautres approches dans lIR (ESA-CCI) participation aux projets MACC-II, MACC-III, Copernicus (?), ESA-CCI


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