Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge V. Capelle1, A. Chédin1, M. Siméon1, C. Tsamalis1, C. Pierangelo2, M. Pondrom1, R. Armante1, C. Crevoisier1, L. Crépeau1, N. A. Scott1,M. Ben Sassi1 1LMD / IPSL, Ecole Polytechnique, Palaiseau, France 2CNES, Toulouse, France

Télédétection dans l’infrarouge (IR) Objectif: - restituer les propriétés optiques des aérosols de poussières - étudier leur interaction avec le système climatique - mieux contraindre le bilan radiatif terrestre dans l’infrarouge Apport des observations satellite: observation quotidienne, globale et continue à haute résolution spatiale accès à de longues séries temporelles Apport de l’infrarouge : Observations disponibles de jour et de nuit, sur les océans et les continents possibilité d’accéder à l’altitude moyenne des aérosols et à la taille des particules. 10 μm : détection essentiellement du mode grossier (coarse) des aérosols de poussières => 10 ans de données à partir de sondeurs hyperspectraux infrarouge (AIRS, IASI) CALIPSO A-Train Aqua/AIRS MetOp/IASI PARASOL

Code couplé 4A-OP/DISORT Méthodologie 1) Calcul off-line: Construction des Look Up Tables (LUT) en température de brillance Paramètres d’entrée: LUT atmosphères Code couplé 4A-OP/DISORT OPAC LUT aérosols http://www.pole-ether.fr/etherTypo/?id=1292&L=0; http://ara.abct.lmd.polytechnique.fr/ 4aop.noveltis.com/‎ Calculs effectués sur de grands centres de calculs: IDRIS, ECMWF, climserv 2) Inversion: Propriétés des aérosols: épaisseur optique à 10μm altitude moyenne rayon effectif Obs satellite (hors nuages): AIRS,, IASI situation Atmosphérique (T, H2O, etc..) LUT atmosphères Etablissement de séries temporelles Avec AIRS depuis 2003 Avec IASI depuis 2007 LUT aérosols Les climatologies et résultats mensuels sont disponibles sur http://ara.abct.lmd.polytechnique.fr/ Pierangelo et al. 2004, ACP; Pierangelo et al. 2005, GRL; Peyridieu et al. 2010, ACP; Peyridieu et al. 2013, ACP; Capelle et al. 2013, ACPD.

Epaisseur optique (coarse-mode) à 10µm Climatologie mensuelle sur les 6 ans de données IASI (2007-2013) sur les tropiques Jan. Jul. Feb. Aug. Mar. Sep. Apr. Oct. May. Nov. Jun. Dec. => Mise en évidence du transport des poussières vers l’ouest.

Altitude moyenne Climatologie mensuelle sur les 6 ans de données IASI (2007-2013) sur les tropiques Jul. Jan. Aug. Feb. Sep. Mar. Oct. Apr. Rajouter la définition de l’altitude Nov. May. Dec. Jun. Résultats actuels sur mer. Travail sur terre en cours

Séries temporelles AOD/Comparaisons AERONET : sur mer Comparaisons Visible/IR non triviales car métrique différente qui dépend: - de la distribution de taille - du rayon effectif - de l’indice de réfraction Comparaisons faites en appliquant un coefficient à AERONET (par site) ratio moyen IR/VIS: 0.6±0.17 Correlation: 0.88 pour 713 items Solar Village f=0.60 La Parguera f=0.65 Capo Verde f=0.54 f=0.58 Ragged Point Tenerife (ST) f=1.34 Karachi f=0.57

Séries temporelles AOD/Comparaisons AERONET : sur terre f=0.77 Dakar f=0.43 Banizoumbou Sur terre nécessité de prendre en compte les propriétés de surface (Ts, emissivités) elles-mêmes fortement impactées par les aérosols (Capelle et al., JAMC, 2012) ratio moyen IR/VIS: 0.55 Correlation: 0.74 pour 582 items Tamanrasset f=1.21 Solar Village f=0.52 Zouerate-Fennec f=0.71 Karachi f=0.37

Séries temporelles altitude moyenne /Comparaisons CALIOP (sur mer) Dakar Sur mer: Difference moyenne IASI/CALIOP de ~450m correlation de 0.78 pour 925 items Résultats satisfaisants compte tenu de : définition ≠ des deux altitudes résolutions ≠ spatiale et temporelle sensibilité de IASI plus faible à l’altitude qu’à l’ AOD Sur les continents (desert): travail en cours. Solar Village Dhadnah Capo Verde Karachi Pune

Résultats à l’échelle journalière: Quelques exemples à Dakar IASI AERONET CMo * 0.55 7 juillet 2009 Détection aerosol/nuage Avril 2009 Juin 2009 AOD Juillet 2009 Mars 2010 Limite des valeurs de la LUT Altitude Résultats satisfaisants. Pb. avec les très forts événements car valeur maximale des LUT atteinte (en cours d’extension) Pb. à gérer : la forte variation du nombre de points d’un jour à l’autre/filtrage du bruit => en cours

Extension aux situations extra-tropicales élimination des scènes nuageuses identification des scènes « aérosol » calcul des LUT pour les atmosphères extra-tropicales Validation de la méthode aux mid-latitude => en cours Exemple: cas de avril 2008 sur la Méditerrannée Aerosol detection: (Israelevich et al., JGR, 2012) MODIS 550nm total AOD IASI aerosol cover Day 1 - 10 Day 11 - 20 Day 21 - 30 Aerosol retrieval: => IASI 10µm CMo AOD compared with AERONET 870nm total AOD at “Forth-Crete"

AIRS+IASI: 10 ans de séries temporelles AOD à 10 µm Altitude moyenne (m) =>Transition en 2007/2008: les AOD deviennent plus faibles et les altitudes plus hautes lors de la saison des aérosols (été) Correlation avec l’indice de végétation (NDVI) sur Cap Vert MODIS NDVI

Perspectives 6 ans de données IASI/Metop-A + 10 ans de AIRS. IASI/Metop-B en cours. A terme: 20 ans de IASI (2007-2027) +30 ans de IASI-NG. Comparaisons avec le visible satisfaisantes sur les restitutions mensuelles (mais difficulté de quantifier les différences à cause de la métrique différente) Amélioration des restitutions journalières => va permettre, entre autre, de progresser dans les comparaisons IR/Vis Démarrage prochain des comparaisons avec les modèles (ECMWF ou autres) + d’autres approches dans l’IR (ESA-CCI) participation aux projets MACC-II, MACC-III, Copernicus (?), ESA-CCI