Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Etude de l’impact des NOx sur la composition de l’UT tropicale avec le modèle MOCAGE Brice Barret, Philippe Ricaud, Jean-Luc Attié, Céline Mari, Nicolas Bousserez, Eric Leflochmoën Laboratoire d’Aérologie,  Observatoire Midi-Pyrénées, Toulouse, France Vincent-Henri Peuch, Béatrice Josse CNRM  Toulouse, France Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Objectifs Importance de l’O3 dans l’UTLS  bilan de l’O3 troposphérique changement climatique Température de la tropopause Température de la surface : effet de serre de O3 max. près de la tropopause Impact de la convection sur l’O3 dans l’UTLS tropicale ? Dynamique  mélange Chimique  apport de précurseurs de la basse tropo.  production de NOx par les éclairs 2-20 TgN/an Contexte experimentale Expérience TROCCINOX-II (02-03/2005)  etude des différents processus (Convection, Cirrus, Eclairs…) impactant la composition de la troposphère tropicale au Brésil  mesures in-situ aeroportées de O3, CO, NO, NOy de la surface a la basse strato Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 PLAN Paramétrisations de la convection et des LiNOx dans MOCAGE Evaluation de la convection  OLR Evaluation des éclairs  LIS Evaluation de la Chimie Global: instrument spatial MLS (O3) Profils aux tropiques: Radisondages SHADOZ (O3) Brésil: observations aeroportéesTROCCINOX-2005 (O3/CO/NO/NOy) Conclusions et perspectives Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Impact de la convection sur O3 dans la Tropo. Tropicale ? Tropopause Dynamique  O3 tO3 ~ Mois [O3] ~ 60-90 ppbv TTL Overshoots Chimie  O3 T Li-NOx PAN NO2 NO HNO3 O3 H2O2 ROOH HO2 RO2 OH tO3 ~ Semaine [O3] ~ 15-30 ppbv + (H2O, Acetone…) CO, COV O3, CO, COV NOx Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Convection profonde et -NOx dans MOCAGE Schéma de convection profonde: Approche par Flux de masse (Bechtold, 2001) Déclenchement: Instabilité d’une particule à son niveau de condensation + Epaisseur du nuage potentiel CTL Detrainement Subsidence compensatoire IC MTL Updrafts Li-NOx FRL Production des LiNOx: Basé sur le formalisme de Flux de masse du schéma de convection (Mari et al., 2006) Cohérence avec le transport et le lessivage des espèces Pas de placement vertical a priori des LiNOx Lf ~ Hct4.9 (Price et Rind, 1992) P(IC)=P(CG)=2.2e26 NO molec (Ridley et al. 2005) Entrainement/Detrainement CG LCL Downdrafts Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Distributions simulées Variations longitudinales dans la bande 10N:20S dans la haute tropo. (Février 2005) Afrique Indonésie Amérique du sud CO CAPE NO Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Convection profonde dans MOCAGE: NOAA/OLR MOCAGE / Updraft Vert. Vel. Localisation Convection océanique: ITCZ: OK Warm Pool/SPCZ: OK Convection continentale Afrique: bassin du Congo ? Amérique du sud: centre du Brésil ? Indonésie: OK Intensité Paramètres non comparables quantitativement Rapport Océan/Continent trop élevé. NOAA16 Sat. / OLR Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Production d’éclairs dans MOCAGE: LIS MOCAGE / 02-2005 Flashs/km2/Day Localisation Globalement OK Zone d’éclairs trop étendue au-dessus de l’Indonésie Intensité Trop forte: Indonésie, Ouest de l’Amérique du Sud et du sud de l’Afrique, Est du Brésil Trop faible: Bassin du Congo LIS / 02-2005 Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Chimie: MOCAGE versus Aura/MLS (O3) 146 hPa (max = 150 ppbv) 100 hPa (max= 250 ppbv) MOCAGE MLS Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Chimie: MOCAGE versus SHADOZ (O3) Profil moyen SHADOZ: forme en S typique des tropiques. Sur-estimation de l’ozone troposphérique par MOCAGE (20-40%). Basse tropo: production trop forte ? Haute tropo: dynamique ? Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Chimie: MOCAGE versus TROCCINOX … impact of tropical deep convection on the balance and distribution of NOx and other trace gases ? … amount of water vapour entering the stratosphere ? …formation and distribution of aerosol particles ? … how do cirrus clouds affect air composition ? … main transport processes in the tropical UT/LS determining trace gas budgets ? DLR-Falcon Geophysica Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Chimie: MOCAGE versus TROCCINOX (CO/O3) Geophysica CO: Sous-estimation  initialisation Gradients conformes aux observations Falcon O3: Sous-estimation dans la basse-troposphère (<60%) Emissions ? Sur-estimation dans la haute troposphère (~40%)  Convection continentale trop faible ?  Production chimique trop forte ?… O3 CO CO O3 Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Chimie: MOCAGE versus TROCCINOX (NO/NOy) Geophysica NO: Sous-estimation dans la haute tropo.  déclenchement de la convection dans le domaine TROCCINOX Falcon NO NOy NOy: Sur-estimation dans la tropo. libre et la haute tropo.  séquestration des NOx par le PAN ?  NOy/NOx trop élevé: problème classique NO NOy Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006

Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006 Conclusions et perspectives Paramétrisation des LiNOx implémentée dans MOCAGE Comportement général cohérent Convection: trop forte (faible) au-dessus des océans (continents) Répartition des éclairs inhomogène: Amérique du sud / Afrique TROCCINOX: Ozone trop élevé dans la haute troposphère: Chimie/Dynamique ? Rapport NOy/NOx trop élevé: puits manquants pour les NOy ? LiNOx / déclenchement de la convection trop faibles sur la zone TROCCINOX Tests de la convection Comparaison avec Meso-NH: effet de taille de grille ? Comparaison ECMWF/Arpège Extension des données spatiales de comparaison MSG: couverture nuageuse MLS: CO et HNO3 (?) / périodes de temps plus longues OMI/MLS  O3 troposphérique MOPITT  CO troposphérique SCIAMACHY  NO2 troposphérique … IASI  O3/CO troposphériques (colonnes/profils) Assimilation PALM/MOCAGE MLS/MOPITT/IASI  champs 4D CO/O3 … Atelier ADOMOCA 13-14 novembre 2006