Philippe Drobinski(1) & Véronique Ducrocq(2) Etude de la variabilité multi-échelles du climat et environnement méditerranéen: Contribution de la télédétection à HyMeX et ChArMeX Philippe Drobinski(1) & Véronique Ducrocq(2) (1) LMD/IPSL; (2) CNRM François Dulac(3) (3) LSCE/IPSL

Motivations et enjeux Un bassin quasi-fermé séparant les régions tempérées au nord et arides au sud et présentant une orographie marquée sur son pourtour et une forte urbanisation Un système couplé entre compartiments (atmosphère-océan-continent) et processus (physiques et chimiques) Rôle de la composition chimique de l’atmosphère sur l’environnement et le climat régional (ChArMeX) région à photochimie intense durant l’été région présentant le plus forte concentration en aérosols Cycle de l’eau au coeur des enjeux de l’étude du système climatique Méditerranéen (HyMeX) région favorable aux événements extrêmes: précipitations intenses et crues (automne), cyclogénèses et convection océanique (hiver), sécheresse et vagues de chaleur (été) région où les ressources en eau sont critiques et inégalement réparties Gard, Sept. 2002: ~700 l/m2, 1.2 billion € damage Algiers, nov. 2001: ~260 l/m2, 886 human losses

Motivations et enjeux Région de “compétition” entre processus de fine échelle et circulation de grande échelle réduction de la prévisibilité des événements intenses relation incertaine sur les relations entre les processus physiques et biogéochimiques régionaux et globaux (téléconnexions dynamiques; transport d’espèces à grande échelle,…) la modélisation des processus physiques et chimiques en question

Motivations et enjeux Le bassin Méditerranéen est l’un des deux “hot spots” du changement climatique Climate is especially responsive to global change in Mediterranean Large decrease in mean precipitation and increase in precipitation variability during dry (warm) season, large increase in temperature (+1.4 - +5.8°C in 2100) Impact des processus de fine échelle sur le climat régional dans un contexte de réchauffement global et de forte pression anthropique

La télédétection pour la Méditerranée: Quelques exemples Ozone troposphérique intégré sur la colonne (été 2000) avec GOME Sauvage et al., 2007, ACP Contributions relatives du transport à longue distance et des sources régionales de pollution dans un contexte de décroissance des émissions européennes

La télédétection pour la Méditerranée: Quelques exemples Epaisseur optique des aérosols durant l’été 2007 à 865 nm avec PARASOL Courtesy to Tanré, Deuzé and Ducos Variabilité des aérosols et contribution au bilan radiatif

La télédétection pour la Méditerranée: Quelques exemples Transport d’aérosols par situation de Mistral (24/Mar/1998) documenté avec SeaWifs et modélisé avec CHIMERE Salameh et al. 2007, AG Relation dynamique/distribution des aérosols Validation des modèles de chimie/transport

La télédétection pour la Méditerranée: Quelques exemples Couverture nuageuse sur le bassin Méditerranéen avec CALIOP et modélisée avec WRF Longitude (°E) – Latitude ~30°N Longitude (°E) – Latitude ~40°N Courtesy to Bastin, Chepfer, Chiriaco Evaluation des modèles météorologiques pour la représentation de la distribution verticale des nuages Impact radiatif des nuages

La télédétection pour la Méditerranée: Quelques exemples Précipitations intenses à Alger (9-10/Nov/2001) avec AMSU 12 UTC 09 Nov 2001 01 UTC 10 Nov 2001 Funatsu et al. 2007, JGR AMSU-A8: upper level troughs AMSU-B3-5: precipitation DC (Hong et al. 2005): deep convective clouds Processus de formation des précipitations intenses Variabilité saisonnière des systèmes précipitants Validation des modèles météorologiques

La télédétection pour la Méditerranée: Le contexte HyMeX et ChArMeX Amélioration de la compréhension du cycle de l’eau et de la composition chimique de l’atmosphère par l’observation et la modélisation du système couplé Méditerranéen (atmosphère-océan-continent; processus physiques et chimiques), de sa variabilité (de l’échelle de l’événement aux échelles saisonnières et interannuelles) et de ses caractéristiques sur une décénnie dans un contexte de changement climatique Evaluation de la vulnérabilité sociétale et économique aux événements extrêmes et des capacités d’adaptation HyMeX : http://www.hymex.org/ Bilan d’eau de la mer Méditerranée Cycle hydrologique continental  Variabilité des différentes composantes du cycle de l’eau dans un contexte de changement climatique; Impact sur les ressources en eau Précipitations intenses et crues Echanges extrèmes air/mer  Ingrédients et interactions produisant des événements extrêmes; Evolution dans un contexte de changement global Vulnérabilité et adaptation  Réduction de l’mpact des événements extrêmes et du changement climatique ChArMeX: http://charmex.lsce.ipsl.fr/ Etat présent de l’environnement atmosphérique Méditerranéen Sources et bilans d’aérosols et précurseurs d’espèces secondaires Processus dynamiques et chimiques Déposition atmosphérique Impact des aérosols et des gazs sur la qualité de l’air, sur le bilan radiatif régional et sur les écosystèmes Evolution dans un contexte de changement climatique et de forte pression anthropique

La télédétection pour la Méditerranée: Le contexte HyMeX et ChArMeX Enhanced existing observatories and operational observing systems in the key regions of high-impact events: budgets and process studies (+ dedicated short field campaigns) HyMeX  GEWEX CEOP/RHP Enhanced current operational observing system over the whole Mediterranean basin: budgets (data access  ‘data policy’) Special observing periods of high-impact events in selected regions of the EOP target areas (aircrafts, ships,…): process studies HyMeX  THORPEX T-NAWDEX 2010 2011 2013 EOP 2014 2015 2016 LOP 2017 2018 2019 2020 2012 SOP Une stratégie expérimentale « emboîtée » EOP ChArMeX phasée avec l’EOP HyMeX SOP d’été de ChArMeX intercalées entre les SOP d’automne et hiver de HyMeX

La télédétection pour la Méditerranée: Quelques trivialités vues d’un béotien Sources d’informations Variabilité spatiale (horizontale ou verticale) Données dans des zones vierges de mesures « sol »  au dessus de la mer Méditerranée: enjeux méthodologiques car « effets de côtes » (complémentarité des données des SOP, EOP) Longues séries temporelles  variabilité temporelle et tendance: LOP Source d’information complémentaire aux mesures sol: SOP/EOP Analyse de processus Accès à plusieurs variables à partir d’un seul instrument/une seule plateforme  informations sur des corrélations entre processus Validation de modèles par approche « modèle vers observations » (voir exposés de H. Chepfer; J.P. Chaboureau) Prévision immédiate

La télédétection pour la Méditerranée: Contribution actuelle dans HyMeX et ChArMeX La télédétection spatiale dans HyMeX Mise en place de « Task team » - satellite dans HyMeX actuellement (resp. C. Claud)  hymex-TS2@cnrm.meteo.fr Contribution encore faible de la communauté française surtout sur le volet océanique et surfaces continentales Contribution HyMeX à GPM sur le bassin Méditerranéen à partir des sites instrumentés HyMeX Contribution du GEWEX satellite group: extraction données satellites autour des sites HyMeX (Espagne, France, Italie, Grèce, Israël,…): http://monsoon.t.u-tokyo.ac.jp/ceop2/satellite/

La télédétection pour la Méditerranée: Contribution espérée dans HyMeX et ChArMeX Processus Rôle des nuages et aérosols (sahariens, pollution) sur le bilan radiatif et d’énergie (évaporation en particulier) sur le bassin Méditerranéen; Contribution des poussières sahariennes à l'épaisseur optique en aérosols Rôle des aérosols sur la modulation des pluies intenses en Méditerranée et sur les flux air-mer (aérosols marins). Rôle des émissions par les navires sur les oxydes d'azote Rôle des pluies en mer sur le bilan d’eau de la Méditerranée, la circulation océanique et le dépôt des aérosols Rôle du vent de surface sur la convection océanique Variabilité et tendances Etude des tendances et de la variabilité intra- et inter-annuelle: besoin de longues séries (ozone troposphérique, aérosols, vapeur d’eau, flux de chaleur, précipitations, ...)  climatologie cohérente (passée et future) Support des données satellites aux SOP Support temps réel aux campagnes (IASI: CO, O3?; MSG/SEVIRI: épaisseur optique, couverture nuageuse; etc) Prévision immédiate (panaches de gaz et aérosols, systèmes précipitants) Analyse post événements

La télédétection pour la Méditerranée: Bases de données HyMeX et CharMeX ICARE dans HyMeX et ChArMeX