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Atelier ADOMOCA 13-15 Déc 2005 Résumé Ph. Ricaud LA.

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1 Atelier ADOMOCA Déc 2005 Résumé Ph. Ricaud LA

2 ATA/O. Talagrand Action thématique Associée (ATA) Action thématique Associée (ATA) –Assimilation d’observations –AO = fin janvier 2006 –Colloque Toulouse 9-10 mai 2006 –Attribution des moyens = juin 2006

3 ADOMOCA à l’IPSL/A. Hauchecorne Slimane, Alain, Marion, David Cugnet, Saad Slimane, Alain, Marion, David Cugnet, Saad Modèles Modèles –MSDOL-Reprobus (Kalman réduit), MIMOSA-Assim (Kalman réduit), LMDz-Strato : GCM 3D+Reprobus ou chimie tropo-strato INCA (développement), assim chimie non opérat. GOMOS : O3, NO2, NO3, H2O, aérosols GOMOS : O3, NO2, NO3, H2O, aérosols –V6.0c-6.0e: 2003 dispo (+2002, 2004 et 2005 en janvier 2006) => accessibilité dans Ether {Action Ether} L : O3 GOMOS MSDOL/Reprobus + Palmage GOMOS et MSDOL/Repro 2006 : O3 GOMOS MSDOL/Reprobus + Palmage GOMOS et MSDOL/Repro 2007 : Palmage LMDz-strato + O3 GOMOS de : Palmage LMDz-strato + O3 GOMOS de

4 Assimilation O3 GOMOS dans Reprobus pour l’étude de l’UTLS/A. Hauchecorne MSDOL+int. Optimale MSDOL+int. Optimale Méditerranée Est à 11.8 km Méditerranée Est à 11.8 km Validation MOZAIC Validation MOZAIC

5 CERFACS/D. Cariolle PALM PALM –Maquette, portage et formation –À utiliser, 2ème chaîne MSDOL puis LMDz, O3, opérateurs d’obs, simulation de référence PALM/MOCAGE PALM/MOCAGE –ASSET : O3, 3DVAR-4DVAR, intercomparaisons TOMS, MIPAS, HALOE –Tests : Odin/SMR, GOMOS, assimilation multivariée, autres espèces : CO, HNO3 ?, H2O ? Objectifs spécifiques CERFACS Objectifs spécifiques CERFACS –Schémas chimiques simplifiés, O3/T, biais entre capteurs, influence du forçage dynamique et sur la résolution horizontale sur les bilans d’O3 –Coopération avec GEMS sur O3 & NO2 (et CO : schéma simplifié)

6 ADOMOCA au CNRM/V.-H. Peuch Collaborations : CERFACS, LA Collaborations : CERFACS, LA MOCAGE MOCAGE –Filières : ARPEGE, ALADIN, IFS/ECMWF, AROME (résol. France à 3 km) –Chimie/paramétrisations : transport, O3 linéaire, Repro, strato-tropo (RACM- OBUS, RELACS, …) –Multi-domaine (zoom) : Europe/France (0.1°), Atlantique (0.5°), Afrique (0.5°) –Mise en œuvre opérationnelle, mise à dispo de Prév’Air (proposition Ether) + MIPAS L2 ; ENVISAT 2003 –Développement PALM, opér. d’obs., maquette –Portabilité et parallélisation (OpenMP, MPI) de MOCAGE Projets PCRD : ASSET, SCOUT-O3, AMMA, GEMS (NO2 OMI) Projets PCRD : ASSET, SCOUT-O3, AMMA, GEMS (NO2 OMI) Projets Projets –O3+N2O 3DFGAT, ODIN+MIPAS, CO MOPITT, IASI (L2 à MF), CONCORDIASI, volet « pollution » –GeoTrope (ESA) (+ « climat ») –Propal de mise à dispo des champs globaux opérationnels MOCAGE NRT

7 Assimilation au LA/J.-L. Attié ITOP JJA 2004 ITOP JJA 2004 –Sources adaptées –Comparaisons données in situ –Validation de MOCAGE Assimilation MOPITT dans MOCAGE Assimilation MOPITT dans MOCAGE –Filtre de Kalman, Mocage-Palm, assimilation sur des sous-domaines Couplage strato-tropo + TTL Couplage strato-tropo + TTL –MOPITT/AIRS/IASI – SMR/MLS CO Expérience AMMA Expérience AMMA –Prévi CO MOPITT-MOCAGE (champs dans Ether), initialisation MESO- NH-Chimie –Dynamique verticale du panache, quantité de CO transportée par le panache, étude des panaches associés de CO au-dessus de l’Amérique du Sud + Assimilation Haute Résolution Définition d’un futur capteur spatial « pollution » Définition d’un futur capteur spatial « pollution »

8 PALM Nouveautés/T. Morel PALM_MP (nouvelle version) vs PALM_RESEARCH (ancienne version) PALM_MP (nouvelle version) vs PALM_RESEARCH (ancienne version) Unité, objet, branche Unité, objet, branche Noyau PALM entièrement ré-écrit Noyau PALM entièrement ré-écrit

9 Maquette/A. Piacentini Historique Historique –3DFGAT (ASSET) –MOCAGE V1.0.0 –Maquette V1 (juillet 2005) –Développement parallélisation MOCAGE –Maquette V2 (courant 2006) –4DINC –Unification avec MOCAGE-Climat –Maquette V3 (plus tard) Version 1/disponible sur Ether Version 1/disponible sur Ether –MOCAGE (2°x2°), 3 schémas chimiques (cariolle v2.1, Reprobus, Racmobus), 2 résolutions verticales (47 ou 60), 3DFGAT –Fujitsu VPP 5000, PC linux, Cray XD1 –1 juillet 2003/MIPAS –Résultats : sorties en NetCDF (Real*4), CDAT (pression, etc.), FERRET (affichage) Version 2 Version 2 –Allocation dynamique de la mémoire, parallélisation, assimilation de plusieurs espèces Perspectives d’évolution (V3) Perspectives d’évolution (V3) –Modèles directs (LMDz), 4DINC, optimisation diffusion

10 Modularité Maquette/S. Massart ASSET (ENVISAT) : GOME (OK), Odin/SMR (moins bien : pb résolution verticale) et MIPAS (moins bien : pb dynamique), ébauche + résolution horizontale ASSET (ENVISAT) : GOME (OK), Odin/SMR (moins bien : pb résolution verticale) et MIPAS (moins bien : pb dynamique), ébauche + résolution horizontale 47 (ARPEGE) et 60 niveaux (IFS/CEP) 47 (ARPEGE) et 60 niveaux (IFS/CEP) Perspectives Perspectives –Algo d’assimilation : filtre vertical –Modèles de chimie-transport (biais dernier niveau 47) + schéma relacs –Expérience d’assimilation : linéaire V2.3, repro 60, impact forçage, MIPAS, Odin

11 Ether/F. Girod Normalisation et visualisation des données Normalisation et visualisation des données Disparité des données (39 types de données), des formats Disparité des données (39 types de données), des formats Normalisation : C, IDL, XML, transformation des données Normalisation : C, IDL, XML, transformation des données Visualisation : procédure « universelle », les procédures IDL seront fournies aux utilisateurs, différentes pallettes de couleur, méthodes d’interpolation, outils interactifs, structure de données normalisée Visualisation : procédure « universelle », les procédures IDL seront fournies aux utilisateurs, différentes pallettes de couleur, méthodes d’interpolation, outils interactifs, structure de données normalisée

12 Assimilation multi-capteurs au LA/B. Barret Missions spatiales: Odin/SMR, AURA/MLS, Terra/MOPITT, MetOp/IASI, AQUA/AIRS Missions spatiales: Odin/SMR, AURA/MLS, Terra/MOPITT, MetOp/IASI, AQUA/AIRS Validation croisée Odin/SMR vs. AURA/MLS : O3, N2O, CO : OK, mais pb CO MLS Validation croisée Odin/SMR vs. AURA/MLS : O3, N2O, CO : OK, mais pb CO MLS CO SMR élevé dans la basse strato (et haute tropo pour MOPITT) CO SMR élevé dans la basse strato (et haute tropo pour MOPITT) Circulation méridionale troposphérique : ITCZ Circulation méridionale troposphérique : ITCZ –Hadley : CO MOPITT vs MOCAGE-CLIMAT –Walker (El Niño vs. non-El Niño) : MOPITT CO Couplage multi-senseur : SMR-MOPITT pour l’UTLS (et TTL) Couplage multi-senseur : SMR-MOPITT pour l’UTLS (et TTL)

13 Simulation qualité de l’air/M. Beekmann Prévisions, climato, scénarios, flux trans-frontière vs. Émissions, transport, etc. vs. Mesures-modèles via l’assimilation Prévisions, climato, scénarios, flux trans-frontière vs. Émissions, transport, etc. vs. Mesures-modèles via l’assimilation Carto + infos sur la verticale => contraintes pour les émissions Carto + infos sur la verticale => contraintes pour les émissions Passé : interpolation optimale d’O3 de surface Passé : interpolation optimale d’O3 de surface –Opérationnel dans PREVAIR Présent : émissions Présent : émissions –Modélisation inverse des émissions de surface –Adjoint de Chimère –Corrections sur les émissions de l’EMEP à partir des réseaux sols et GOME/SCHIAMACHY Futur : assimilation 3D des données spatiales Futur : assimilation 3D des données spatiales –CHIMERE-MOZAIC –Assimilation MetOp, choix de la méthode (OI, Kalman, variationnel) –Mission « pollution » : CLA O3, NO2 et CO (couche limite atmosphérique) –Gain potentiel d’assimilation de type IASI Traceur similaire à O3 ( hPa) et information vers la CLA Traceur similaire à O3 ( hPa) et information vers la CLA Gain d’information sur la Méditerranée Gain d’information sur la Méditerranée

14 Prévi pour AMMA/J.-L. Attié Feux de biomasse pour l’Afrique : principale source de CO Feux de biomasse pour l’Afrique : principale source de CO Campagnes intensives en 2006 pour comprendre les mécanismes de la mousson Campagnes intensives en 2006 pour comprendre les mécanismes de la mousson Variation saisonnière de 500 hPa Variation saisonnière de 500 hPa Mesures de MOPITT et sensibilité Mesures de MOPITT et sensibilité –Fonctions de balayage et 1-2 DFs Objectifs Objectifs –Prévi CO, initialisation MESO-NH, évaluation MOCAGe, effet du CO sur les autres espèces –Transport vertical du CO, quantité de CO transportée, contributions des panaches africains et sud-américains Phase sèche : janvier-février 2006 Phase sèche : janvier-février 2006 Phase humide : juin 2006 MOCAGE-PALM & Ether/Web LA Phase humide : juin 2006 MOCAGE-PALM & Ether/Web LA Tests en 2001 Tests en 2001 –Avec et sans assimilation : effets sur CO (-25/30%), peu d’effet sur O3, important sur OH (-18%/20%) –Effet de la convection vs. Pyro-convection

15 MOCAGE-CLIMAT/H. Teyssèdre MOCAGE + nouveau cadastre d’émission IPCC + RELACS (T21 et T42) MOCAGE + nouveau cadastre d’émission IPCC + RELACS (T21 et T42) Papier de présentation en 2006 Papier de présentation en 2006 Validation avec TOMS (colonne O3), Odin (N2O), MOZAIC (O3, CO, NOy), UARS climato, OH tropo Spivakovsky, CO MOPITT : résultats encourageants sauf H2O Validation avec TOMS (colonne O3), Odin (N2O), MOZAIC (O3, CO, NOy), UARS climato, OH tropo Spivakovsky, CO MOPITT : résultats encourageants sauf H2O Perspectives : climato RS de Logan, variabilité, pb de H2O, échanges ST pour O3, N2O et H2O, article Perspectives : climato RS de Logan, variabilité, pb de H2O, échanges ST pour O3, N2O et H2O, article

16 Etudes scientifiques IASI/S. Turquéty Chimie tropo et projets d’assimilation Chimie tropo et projets d’assimilation Lancement : 30 juin 2006/3 lancements Lancement : 30 juin 2006/3 lancements cm-1/0.5 cm cm-1/0.5 cm-1 IASI (IR) + Gome2 (UV-VIS) IASI (IR) + Gome2 (UV-VIS) Pixels de 12 km de diamètre Pixels de 12 km de diamètre O3 trop+strato, CO, SO2, CH4, CO2+N2O climato, HNO3, CFCs (+O3, NO2, SO2, H2CO avec GOME2) O3 trop+strato, CO, SO2, CH4, CO2+N2O climato, HNO3, CFCs (+O3, NO2, SO2, H2CO avec GOME2) Inversion basée sur des réseaux de neurones Inversion basée sur des réseaux de neurones Atmosphit : estimation optimale Atmosphit : estimation optimale Couplage mesures IR et UV pour O3 Couplage mesures IR et UV pour O3 Inversions de HNO3, isotopes de H2O et panaches volcaniques (SO2) Inversions de HNO3, isotopes de H2O et panaches volcaniques (SO2) Travaux autour de IASI : algo inversion, validation, couplages modèles, campagnes de mesure, assimilation MetOp au TOSCA (CO IASI, O3 et CH4, GOME, gestion quasi temps réel, niveaux 3 via Ether) Travaux autour de IASI : algo inversion, validation, couplages modèles, campagnes de mesure, assimilation MetOp au TOSCA (CO IASI, O3 et CH4, GOME, gestion quasi temps réel, niveaux 3 via Ether)

17 Assimilation chimique MetOp/A. Klonecki Projet TOSCA s’intègre dans ADOMOCA Projet TOSCA s’intègre dans ADOMOCA –Opérateurs d’observation IASI : H –Analyse quasi-réel –Expertise sur IASI –L2 + Filtre Kalman –Simulations d’orbites + génération de colonnes intégrées de CO sur les orbites –L2 disponibles pour les colonnes intégrées de CO (dans Ether) –Perspectives : IASI, GOME, soutien scientifiques, soutien développement opérateurs d’observation, nuages, L3 via Ether IASI, GOME, soutien scientifiques, soutien développement opérateurs d’observation, nuages, L3 via Ether

18 MOCAGE 4DVAR/H. Manzoni 4DVAR Advection & Advection+Cariolle 4DVAR Advection & Advection+Cariolle Comparaisons 3D-FGAT & 4D-VAR A+C vs. TOMS Comparaisons 3D-FGAT & 4D-VAR A+C vs. TOMS Diagnostics sur la matrice B Diagnostics sur la matrice B

19 Assimilation Odin/SMR O3 et N2O/L. El Amraoui MOCAGE 47 niveaux/Arpège/Reprobus + PALM MOCAGE 47 niveaux/Arpège/Reprobus + PALM Odin km, Nov 2002-mars 2003 Odin km, Nov 2002-mars 2003 Comparaison assimilation O3 Odin vs TOMS, avec des sondes à Ny Alesund (80°N) Comparaison assimilation O3 Odin vs TOMS, avec des sondes à Ny Alesund (80°N) Assimilation de N2O Assimilation de N2O O3 perte jusqu’à 26 ppbv/jour O3 perte jusqu’à 26 ppbv/jour

20 Reprobus/G. Berthet 55 espèces, 150 réactions chimiques, 2°x2°, 42 niveaux, sol à 0.1 hPa, ECMWF 6 h, réactions JPL espèces, 150 réactions chimiques, 2°x2°, 42 niveaux, sol à 0.1 hPa, ECMWF 6 h, réactions JPL 2003 Modifications 2005 Modifications 2005 –Transport Modèle de trajectoire forcé toutes les 3 h, comparaisons avec SPIRALE Modèle de trajectoire forcé toutes les 3 h, comparaisons avec SPIRALE –Description des composés chimiques CFCs : varie au cours de la simulation , initialisation : CO MOPITT & 2D Slimane Bekki (moyenne zonale mensuelle), brome Bry (corrélation Bry- CFCs irréaliste) & nouvelle espèce = 23 pptv, aérosols liquides sulfatés, PSC, sections efficaces UV de Cl2O2 revues CFCs : varie au cours de la simulation , initialisation : CO MOPITT & 2D Slimane Bekki (moyenne zonale mensuelle), brome Bry (corrélation Bry- CFCs irréaliste) & nouvelle espèce = 23 pptv, aérosols liquides sulfatés, PSC, sections efficaces UV de Cl2O2 revues

21 Modélisation inverse d’émission sur la région de Lille/V. Mallet Qualité de l’air (O3, aérosols, radionucléides) Qualité de l’air (O3, aérosols, radionucléides) –Reconstruction de source –Comparaison variationnel –Modélisation inverse –TRAQ Système Polyphemus Système Polyphemus –Polair3D (chimie-transport) –Assimilation : Kalman, 4D-VAR Lille Lille –Mesures : O3, NO, NO2 vs. Polair –Impact des émissions de NO –Impact très local en temps et en espace (augmentation des émissions du matin) Assimilation pour la prévision Assimilation pour la prévision –Comparaisons variationnel/séquentiel –Comparaison et couplage d’ensemble/assimilation classique

22 Transport dans l’UTLS tropicale avec N2O d’Odin/P. Ricaud Comparaison N2O d’Odin (15, 17 et 19 km) avec Reprobus et MOCAGE pour les saisons DJF, MAM, JJA et SON 2003 Comparaison N2O d’Odin (15, 17 et 19 km) avec Reprobus et MOCAGE pour les saisons DJF, MAM, JJA et SON 2003 Filtres nuages avec les mesures d’OSIRIS sur Odin Filtres nuages avec les mesures d’OSIRIS sur Odin Effets de la convection sur les champs de N2O en Asie (JJA) sur Odin, Reprobus et MOCAGE Effets de la convection sur les champs de N2O en Asie (JJA) sur Odin, Reprobus et MOCAGE Effets de la convection visible sur les champs de N2O d’Odin en DJF, non visible dans Reprobus et partiellement détectés dans MOCAGE Effets de la convection visible sur les champs de N2O d’Odin en DJF, non visible dans Reprobus et partiellement détectés dans MOCAGE

23 ADOMOCA à différentes échelles/P. Ricaud National National –INSU (ATA « Assimilation » via l’ex-PNCA) –Régions (e.g. Midi-Pyrénées) –ANR Europe Europe –GEMS, AMMA, SCOUT-O3, Méditerranée International International –IPY


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