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Prospective INSU Océan-Atmosphère (OA) « Chimie de latmosphère » Bilan de progrès Réunion CSOA du 5. et 6. octobre au CNES.

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1 Prospective INSU Océan-Atmosphère (OA) « Chimie de latmosphère » Bilan de progrès Réunion CSOA du 5. et 6. octobre au CNES

2 Organisation (1) Soutien par bureau CS CHAT : F. Vial (président), M. Beekmann (secrétaire), P. Cellier (CS- Chat) Discussions avec CS CHAT Réunion du 18. Mai Soutien organisationnel par P. Ebner /INSU AnimateurReprésentant international Représentant INSU Représentant CSOA Matthias Beekmann Céline MariEric VillenaveEric Brun

3 Organisation (2) Organisation dun colloque de prospective le Juillet à Toulouse (+ writing meeting le 9.) Plus que 50 participants de plus que 25 laboratoires Mise en ligne de documents de prospective sur le WEB Mai : Textes préparatifs pour colloque Juillet : Rendu de prospective sur le WEB Octobre : Version initiale de la prospective synthétique sur le WEB => multiples réactions de la communauté sur les textes (encore à intensifier ….)

4 Merci aux animateurs et rapporteurs des ateliers Animateurs B. Picquet-Varrault, C. George, J.F. Leon,, N. Huret, P. Cellier, G. Durry, C. Seigneur, R. Delmas, C. Mari, M. Beekmann Rapporteurs : S. Szopa, J.L. Jaffrezo, K. Selligri, M. Marchand, D. Serça, A. Perrin, N. Poisson, L. Gomes, D. Hauglustaine, V.H. Peuch

5 AEROSOL Propriétés FeuxBiosphèreA ctivité humaine Capacité oxydante Ozone, OH, Cl, … Chimie en phase gazeuse COV i Rétroactions Pollution – CLIMAT Ex: pour un COV COVO j NOx τ GES Bilan radiatif Bilan globaux et régionaux Variables climatiques Chimie multi -phasique Emissions / Dépôts Transport Qualité de lair

6 Méthodologie : Synergies …. Campagnes de terrain Modélisation 3D Modélisation 0D Mesures de chambre INTEGRATION PROCESSUS

7 Axes majeurs de la prospective 1)Processus régissant la capacité oxydante dans la troposphère 2)Formation de laérosol (organique) à partir de précurseurs gazeux, lévolution de propriétés physico-chimiques de laérosol et ses impacts 3)Couplage entre transport et chimie 4)Interactions surface-atmosphère 5) Spectroscopie en lien avec la chimie atmosphérique

8 A) Espèces organiques polyfonctionnelles Impact: Transport des NOx / Radicaux HOx/ AOS => données cinétiques sources et puits (fonctionnalisation vs. fragmentation / attaque par OH vs. NO3 / constante de Henry) B) Bilan des radicaux HOx + Cl (FT, UT-LS) => en phase gazeuse ( fréquences de photolyse, voies de propagation de la chaîne radicalaire) => catalyse sur des surfaces (sol, particules, nuages, neiges) A + B : Etude Labo + Terrain + Modèles 0D + 3D Processus régissant la capacité oxydante dans la troposphère (1)

9 Formation de laérosol (organique) à partir de précurseurs gazeux, lévolution de propriétés physico-chimiques de laérosol et ses impacts A)Formation + évolution de laérosol organique Formation de composés organiques polyfonctionnels (encore !) par voie oxydative et non-oxydative (oligomérisation, ….) en phases gazeuse / aqueuse/ aérosol-phase organique Diminution par de la volatilité => Transfert de phases => Formation Evolution de lAOS (aerosol organique secondaire) Etude Labo + Terrain (Enjeu instrumentation !) + Modèles

10 Formation de laérosol (organique) à partir de précurseurs gazeux, lévolution de propriétés physico-chimiques de laérosol et ses impacts (2) B)Impact de laérosol Evolution chimique ( y inclus le mélange org.+ min. ) => Impact sur propriétés optiques => Bilan radiatif chimiques => Impact sur propriétés hydrophiliques => Microphysique de nuages En labo: étude lien chimie + propriétés En terrain expériences de fermeture et intégratives Représentation plus explicite dans des modèles 3D surtout impact sur la µ-physique

11 Couplage entre transport et chimie Enjeux majeurs : – Synergies / antagonismes de limpact {emissions-chimie – transport- dépôt } sur la QA Changement climatique et rétroaction CC -> QA => IPCC – Intégration + couplage déchelles Méso-échelle - Rôle des processus de transport et de mélange verticaux rapides (convection nuageuse organisée ou non, pyroconvection,...) - Intégration de phénomènes sous maille dans la modélisation, modélsiation multi-échelle

12 Couplage entre transport et chimie (2) Echelle continentale / globale - Causes de la variabilité décennale de la composition chimique (obs. satellitales / assimilation / simulation de scénarios) EMIS. + Transport Stratosphère - Evolutions et variabilité des teneurs en ozone, composés halogénés, traceurs, vapeur d'eau et aérosols, lien avec l accélération (?) de la circulation de Brewer-Dobson ? - Rôle de la variabilité solaire ou du rétablissement de la couche d'ozone stratosphérique sur le climat ? - Impact chimique des phénomènes lumineux et électriques transitoires (éclairs, blue-jet, sprites)?

13 4)Interactions surface-atmosphère une interface « active » qui régule émissions et dépôts => cycles C + N Modélisation intégrée émissions ET dépôt, de l'interaction biosphère-atmosphère prenant en compte les forçages, dont CC Prenant en compte lhétérogénéité des surfaces (différentes occupations du sol, feu, volcan, poussières minérales,...). Observations sur sites pérennes Evaluation dincertitude ( y inclus émissions anthropiques)

14 Spectroscopie en lien avec la chimie atmosphérique Isotopes 18 O/ 16 O, D/H, 13 CH 4 / 12 CH 4 ) Amélioration de la télédetection Bilan radiatif Molécules dintérêt Climatiques CH4, O3, CO2, H2O Molécules dintérêt chimique CH3COCH3, HCHO, CHOCHO, HCOOH, CH3COOH Sources feux : HCN,CH 3 CN Développement instrumental in situ Sources / budgets

15 Implémentation Instrumentation: => besoins dinstrumentation « à létat de lart » pour les chambres, pour le terrain => opportunités pour développement dinstrumentation in situ innovante => observation continue (lien SOERE, missions satellitales) Chantiers (Méditerranée, Arctique, AMMA-2) => vecteurs de létude des processus => études intégratives Fonctionnement =>colloque national biannuel « Chimie de latmosphère »

16 Implémentation: lien avec linternational Objectif : Amélioration de la visibilité, et de la compétitivité projets français au niveau international Propositions : Prospective du Programme International Géosphère- Biosphère (IGBP) en cours, -> sen servir …. participation de chercheurs français CS des prog. IGBP, Participation de ces représentants dans les CS nationaux Répercuter les actions internationales vers la communauté scientifique nationale et vice versa

17 Matériel supplémentaire

18 Déroulement du colloque 1. matin le contexte de la prospective 1. après-midi les ateliers « connaissances » 2. matin restitution des ateliers 2. après-midi les ateliers « implémentation »

19 Colloque Toulouse les ateliers 6 « connaissances » 1) Chimie en phase gazeuse : les grands cycles des espèces gazeuses et leurs interconnectionsChimie en phase gazeuse 2) Chimie multiphasique et hétérogène: les mécanismes de formation de l'aérosol, les transformations de la matière dans les différentes phasesChimie multiphasique et hétérogène 3) Aérosols: Processus physiques et impacts : comment réduire les incertitudes sur les impacts ? comment améliorer le lien entre chimie de l'aérosol, processus physiques et impact direct et indirect ?Aérosols: Processus physiques et impacts : comment réduire les incertitudes sur les impacts ? 4) Couplage entre transport et chimie : les flux entre les grands compartiments de l'atmosphère (troposphère, UT-LS, stratosphère) et leur évolutionCouplage entre transport et chimie 5) Interactions surface-atmosphère : une interface « active » qui régule émissions et dépôtsInteractions surface-atmosphère 6) Spectroscopie atmosphérique : la spectroscopie, moteur d'innovation pour les sciences de l'atmosphère Spectroscopie atmosphérique

20 Colloque Toulouse les 4. ateliers « implémentation » La prospective « chimie de latmosphère » face à la demande sociétale ? Jusqu'où faut-il aller ? Quel positionnement par rapport à PRIMEQUAL, lINEE ? Comment rendre plus visibles les actions chimie-climat ? Les chantiers régionaux (Méditerranée, Arctique, Afrique): Peuvent-ils favoriser les études de processus ? Implémentation de la recherche dans un contexte international : Comment améliorer la visibilité, la concertation et la compétitivité des initiatives et projets français ? Comment améliorer la structure et le fonctionnement des organismes OA pour mieux accompagner les projets en chimie atmosphérique ?


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