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Où en est-on avec REPROBUS ? Franck Lefèvre 1, Gwenaël Berthet 2, Philippe Ricaud 3, Slimane Bekki 1, Jean-Luc Attié 3, Brice Barret 3, The ODIN team (1)Service.

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1 Où en est-on avec REPROBUS ? Franck Lefèvre 1, Gwenaël Berthet 2, Philippe Ricaud 3, Slimane Bekki 1, Jean-Luc Attié 3, Brice Barret 3, The ODIN team (1)Service d’Aéronomie CNRS, Paris (2)Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement CNRS, Orléans (3)Laboratoire d’Aérologie Observatoire Midi-Pyrenées CNRS, Toulouse

2 - 55 espèces, 150 réactions chimiques en phase gazeuse et hétérogène - 40 espèces ou familles d’espèces transportées par un code semi-lagrangien - Résolution 2° x 2° en latitude et longitude 42 niveaux verticaux du sol à 0,1 hPa - Utilisation des champs assimilés ECMWF: analyses opérationnelles toutes les 6 heures (Température, pression sol, vents 3D) - Constantes de réaction JPL Module de chimie hétérogène: réactions sur aérosols de fond. Différents scenarii de nuages stratosphériques polaires, sédimentation, évaporation - Initialisation: champs climatologiques (Arpège-climat) des espèces stratosphériques, Ozone POAM ou ozone assimilé du Centre Européen REPROBUS: version standard

3 500 K (~21 km) From Ricaud et al. [2005]

4 Etude de ClO dans le vortex polaire de nuit: ODIN – REPROBUS Formation du dimère :ClO + ClO + M  Cl 2 O 2 + M Décomposition thermique:Cl 2 O 2 + M  ClO + ClO + M Berthet et al. [2005], GRL Imprécision des constantes de vitesse de réaction aux températures stratosphériques 19 km Température (K) ClO (ppbv) ODIN Symboles : modèle

5 REPROBUS MODIFICATIONS 2005

6 REPROBUS AMELIORATIONS Transport 2. Description des composés chimiques: Gaz sources à longue durée de vie Initialisation Description du brome Description des aérosols liquides Description des PSC Sections efficaces UV → A APPLIQUER DANS MOCAGE

7 Vents ECMWF Utilisés dans REPROBUS 6 Hourly ope.analysis 6 Hourly ope.analysis 3 Hourly forecasts 3 Hourly forecasts N2ON2O Travail de Legras et al., ACP, 2005: Champs de N 2 O mesurés par l’ER-2 mieux reproduits par un modèle de trajectoire forcé toutes les 3 heures avec les forecasts plutôt que toutes les 6 heures avec les analyses opérationnelles … Application à REPROBUS: Modèle initialisé le 01/04/ TRANSPORT

8 N2ON2ONO 2 Données ECMWF utilisées pour forcer le transport dans REPROBUS:. Toutes les 6 heures: oper. analysis. Toutes les 6 heures: oper. analysis. Toutes les 3 heures: forecasts. Toutes les 3 heures: forecasts. Toutes les 3 heures: analysis+forecasts. Toutes les 3 heures: analysis+forecasts Mesures ballons (SPIRALE) vs REPROBUS CTM 02/10/2002 à moyenne latitude NO 2 : +30% à 25 km +15% à 33 km TRANSPORT Berthet et al., ACPD, 2005

9 Colonne d’ozone simulée par REPROBUS

10 2.1. Gaz sources à longue durée de vie: N 2 O CH 4 CFC-11 CFC-12 CFC-113 CCl 4 CH 3 CCl 3 CH 3 Cl HCFC-22 CH 3 Br H-1211 H-1301 Version standard: –Rapport de mélange troposphérique fixé «à la main» depuis le sol jusqu’au niveau ~460 hPa au départ de chaque run. –Ne varie pas au cours de la simulation Nouvelle version: –Rapport de mélange troposphérique déterminé automatiquement en fonction de la date du run et du scénario WMO 2003 ( ) –Varie au cours de la simulation CH3CCl3* = CH3CCl3 + HCFC-141b HCFC-22* = HCFC-22 + HCFC-142b H-1211* = H H-2402 Espèces non-négligeables à présent: HCFC-141b HCFC-142b H-2402

11 Gaz sources à longue durée de vie: CO Version standard: –CO forcé à 460 hPa par une valeur globale constante fixée à 80 ppbv. Nouvelle version: –CO tropo forcé par les observations de MOPITT, corrigées par les mesures MOZAIC (J.-L. Attié, LA) –Moyennes mensuelles des observations à 500 hPa sur une grille 30°x30°. –Évolution du forçage en fonction du mois du run Juillet 2004

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13 2.2. Initialisation du modèle Version standard –À partir d’un run Arpège-Reprobus de 5 ans pour les conditions de 1995 –Moyennes zonales mensuelles Nouvelle version –À partir d’un run du modèle 2D de Slimane Bekki couvrant la période –Moyennes zonales mensuelles

14 2.3. Description du Brome Version standard –Br y n’est pas explicitement calculé –Br y est déduit de la corrélation avec CFC-11: Br y (pptv) = 20 – 4.36x10 -2 [CFC-11] – 1.1x10 -4 [CFC-11] 2 –problème: La relation entre Br y et CFC-11 ne varie pas dans le temps (irréaliste) –solution: Introduire Bry explicitement comme nouvelle « espèce » Inventaire des sources organiques de brome

15 CH3Br + Halons CH3Br + Halons + 4 pptv CH3Br + Halons + 8 pptv

16 Description du Brome Nouvelle version: –Br y introduit comme nouvelle espèce –Sources de Br y : CH 3 Br + Halons + 6 pptv sous la forme de CH 2 Br 2 * (dibromométhane, nouvelle espèce) –CH 2 Br 2 * = CH 2 Br 2 + CHBr 3 + CH 2 BrCl + C 2 H 4 Br 2 + … Durée de vie Rapport de mélange 2005 (pptv) CH 3 Br8.5 mois8.8 H ans3.2 H-1211*3 ans4.9 CH 2 Br 2 *4 mois3 Total22.9

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19 2.4. Description des aérosols et PSCs Version standard –Champ de H 2 SO 4 inversé à partir des données de surface de SAGE-II –Ne varie pas au cours du temps Nouvelle version –Champ de H 2 SO 4 forcé par les sorties du modèle 2D avec chimie du soufre et éruptions volcaniques de Slimane Bekki (simulation ) –Meilleure représentation des PSCs (Davies et al., 2003) standard nouveau

20 2.5. Sections efficaces UV: Cl 2 O 2 Version standard –JPL 2003: moyenne Cox and Hayman, DeMore and Tschuikow-Roux, Permien et al., Burkholder et al.) Nouvelle version –Sections efficaces de Burkholder et al. (1990) –Extrapolation jusqu’à 450 nm (Stimpfle et al., 2004) → Plus de ClO produit de jour et plus de destruction d’ozone ?

21 Quelques premiers résultats

22 Dumont d’Urville

23 standardnouveau


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