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Modélisation du cycle de lozone dans la haute troposphère : impact des NOx produits par les éclairs. C. Mari, JP. Pinty, P. Mascart, J. Duron, C. Barthe,

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1 Modélisation du cycle de lozone dans la haute troposphère : impact des NOx produits par les éclairs. C. Mari, JP. Pinty, P. Mascart, J. Duron, C. Barthe, JP Chaboureau, F. Gheusi, M. Tressol and T. Fehr (DLR) - Motivations - Paramétrisation des LiNOx dans Méso-NH - Applications à TOGA-COARE, TROCCINOX et STERAO - Perspectives Méso-NH – Réunion utilisateurs -Toulouse 2005

2 Comprendre le bilan de lozone troposphérique NOx : catalyseurs indispensables pour la production de lO 3 !

3 Réduire lincertitude sur les sources de NOx (Lee et al., 1997)

4 Paramétrisation des LiNOx dans Méso-NH (JP Pinty et T. Fehr) Lightning frequency (Price and Rind 1992) / Cloud Top Height IC/CG rate (Price and Rind, 1994) / Cold cloud thickness P(CG) = 6,7 x molecules of NO / flash, P(IC) = P(CG) / 10 (Price et al., 1997) LNOx in updrafts and/or in downdrafts Perfectly coherent with transport and scavenging 0°C -10°C IC CG Updrafts Downdrafts Cloud Top

5 Long-term simulations 1D / TOGA-COARE Upper troposphere: Accumulation Free troposphere: Competition LNOx vs. convective transport PBL: Increase of NOx due to downdraft transport of LNOx NO2 (LiNOx) – NO2 (No LiNOx)

6 Long-term simulations 1D / TOGA-COARE O 3 (LiNOx) - O 3 (NO LiNOx) LNOx = local and sporadic event but integrated effect in space and time for ozone

7 Meso-NH Set-up for regional (low-resolution) simulations EU-TROCCINOX One single domain (same as forecast mode) horizontal grid: 102 x 102 points at 30 km resolution 72 levels: from 40 m (bottom) up to 600 m (top) Physics turbulence: CBR TKE 1D scheme convection: Bechtolds scheme (incl. scavenging and LiNOx) microphysics: Pinty-Jabouille, subgrid cloudiness surface: ISBA and TEB radiation: ECMWF Initialization/coupling with ARPEGE-MOCAGE analysis Lagrangian tracers Chemistry ReLACS scheme (37 species) dry deposition: Wesely emissions: EDGAR/GEIA (1°x1°) (except for BB, Yevich and Logan 2003)

8 03/03/04 Local convection flight in the afternoon 03/03/04 Morning flight survey 04/03/04 Aged NOx plume in the afternoon

9 Modelling of LNOx in MNHC at high resolution [ JP Pinty, C. Mari, C. Barthe and JP Chaboureau] The STERAO intercomparison case [courtesy of M. Barth, NCAR)

10 Set-up of Méso-NH Domain horizontal grid : 120 x 120 points at 1 km resolution with open LBC 50 levels : from 70 m (bot) up to 600 m (top) with wave damping Physics transport with MPDATA scheme microphysics: Pinty-Jabouille electricity: Barthe-Pinty-Molinié gas scavenging & LiNOx: Mari-Pinty 3D turbulence (TKE): Cuxart-B-R Initialization R/S with 3 warm bubbles (3K) profiles of HCHO, H 2 O 2, HNO 3 profiles of CO, NO x, O 3 3 hour run on the 12 LINUX LA Ice and Wind fields T=1 Z=10 km

11 Convective Transport and scavenging 75 ppb

12

13 Perspectives Modèle couplé transport / lessivage / éclairs / chimie dans la convection, complet et réaliste Tests de sensibilité 1D (stage de H. Luitjing au LA ) Amélioration de la paramétrisation: approche plus physique, comparaison avec des simulations explicites de type STERAO (stage post-doctoral C. Barthe)


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