Études scientifiques autour de IASI/MetOp Interféromètre Atmosphérique de Sondage dans l’Infrarouge Présentation générale de la mission IASI IASI pour les études de la chimie troposphérique Les projets scientifiques pour l’exploitation des données IASI/MetOp Assimilation des données Au SA: Cathy Clerbaux (CR1), Juliette Hadji-Lazaro (IR CNRS), Solene Turquety (post-doc CNES) + CDD Collaborations nombreuses ISSWG, IPSL, ULB, LA, MeteoF, Noveltis,… Atelier ADOMOCA – 14 décembre 2005 Solène Turquety – turquety@aero.jussieu.fr

Présentation générale IASI/MetOp Lancement sur MetOp: 30 juin 2006 3 lancements successifs – programme 15 ans Éléments de «Eumetsat Polar System» (EPS) MetOp 3 - 2016 Spectromètre à transformée de Fourier Mesure le rayonnement infrarouge Domaine spectral 650-2760 cm-1 Résolution spectrale après apodisation 0.5 cm-1 Visée au nadir Atelier ADOMOCA – 14 décembre 2005 Solène Turquety – turquety@aero.jussieu.fr

Sondeur infrarouge haute résolution Présentation IASI, Thierry Phulpin et Gilles Chalon Name Spectral region Absorption band IASI application R1 650 to 770 cm-1 CO2 Temperature profile R2 790 to 980 cm-1 Atmospheric window Surface and cloud properties R3 1000 to 1070 cm-1 O3 O3 sounding R4 1080 to 1150 cm-1 Atmosphere window Surface and cloud properties R5 1210 to 1650 cm-1 H2O Humidity profile CH4 and N2O column amount R6 2100 to 2150 cm-1 CO CO column amount R7 2150 to 2250 cm-1 N2O and CO2 Temperature profile R8 2350 to 2420 cm-1 CO2 Temperature profile R9 2420 to 2700 cm-1 Atmosphere window Surface and cloud properties R10 2700 to 2760 cm-1 CH4 CH4 column amount

Presentation IASI, Thierry Phulpin et Gilles Chalon Plateforme MetOp GRAS GOME-2 AVHRR-3 HIRS-4 METOP 1/2 only IASI AMSU-A2 AMSU-A1 MHS ASCAT Presentation IASI, Thierry Phulpin et Gilles Chalon

Presentation IASI, Thierry Phulpin et Gilles Chalon Présentation générale IASI/MetOp Visée au nadir Résolution horizontale : Balayage 48.3º Cellule 3.3º x 3.3º ou 50 km x 50 km au nadir 2 x 2 détecteurs Couverture globale journalière Pixel = 12 km de diamètre IASI AMSU-A MHS HIRS/4 AVHRR/3 Presentation IASI, Thierry Phulpin et Gilles Chalon

Luminance (mW/(m2 cm-1 sr)) Inversion de gaz traces Nombre d’onde (cm-1) Luminance (mW/(m2 cm-1 sr)) SO2 volcans Affect Precision/accuracy of soundings Must be included to reproduce the full IASI spectra Retrieval is of a major interest for atmospheric chemistry and climate Can be used as tracers in 4D-Var assimilation. IASI/METOP offers first operational long term monitoring IASI gives access to troposphere Potential confirmed for O3 (tropo and strato) , CO, SO2, CH4 … and likely for CO2, and N2O climatology Presentation IASI, Thierry Phulpin et Gilles Chalon

Algorithmes de restitution CTM + Data assimilation METOP [2005-2020] Level 1 Atmospheric spectra IASI -- GOME2 Algorithmes de restitution CO, CH4, O3, HNO3, SO2 (volcans), CO2, CFCs O3, NO2, SO2, H2CO Level 2 Concentrations CTM + Data assimilation Chimie troposphérique Transport de pollution Qualité de l’air Émissions Level 3 Global distributions Atelier ADOMOCA – 14 décembre 2005 Solène Turquety – turquety@aero.jussieu.fr

Restitution gaz traces: Mode opérationnel Ts O3 CH4 CO + Cloud filtering Hadji-Lazaro et al., GRL 2001 Turquety et al. GRL 2002 Clerbaux et al., IEEE 1999; JGR 2001 Hadji-Lazaro et al., JGR 1999 Clerbaux et al., ACP 2003 SA-Neural network [Turquety et al, JGR 2004] Implemented in the Eumetsat ground segment for IASI real-time data processing

Restitution gaz traces: Mode opérationnel 1ere validation: Application à IMG/ADEOS CH4 IMG / NDSC – 1-10/04/1997 CO IMG / NDSC – 1-10/04/1997 IMG/ADEOS TOMS/ADEOS Total O3 (DU) Zonal mean (5°bands) Total O3 (DU) TOMS IMG NN training (a priori) Latitude SA-Neural network [Turquety et al, JGR 2004]

Restitution gaz traces: Mode opérationnel DU C6 IMG/ADEOS – 1-10/04/1997 1ere validation: Application à IMG/ADEOS C12 DU C12 IMG/ADEOS – 1-10/04/1997 Sondes IMG Sondes + NN DU C16 IMG/ADEOS – 1-10/04/1997 AK O3 SA-Neural network [Turquety et al, JGR 2004]

Restitution gaz traces: Mode recherche O3, CO profiles CFCs HNO3 SO2 Produits chimie IASI, mode recherche. Permet d’obtenir des profils pour CO et O3 et aussi des concentrations Pour des especes faiblement absorbantes. Optimal estimation method – Atmosphit (ULB) [Coheur et al. JGR 2005; Barret et al, ACPD 2005]

Profils de CO Boundary layer CO (1 km) Upper tropospheric CO (10 km) Pollution Transport Biomass burning Convective transport Good agreement with surface measurements (CMDL network) and model distributions (GEOS-CHEM) [Barret et al. ACPD 2005 ] IMG: 1.4-2.2 DOFS pour CO

WOUDC O3 sondes Profils d’O3 Arctic Northern mid-latitudes IMG O3 measurement A priori VORTEX Large scale features of the ozone profile are well reproduced, both in the stratosphere AND in the troposphere [Coheur et al. JGR 2005 ] IMG: 2-4 DOFS pour l’O3; Précision > 10% pour colonne 0-12 km

Couplage UV-IR Sensibilité verticale : GOME AVK IMG AVK 30 km ds UV 3.4 IR 5.4 UV-IR 7.7

Travaux en cours… Ozone retrievals from IR-UV radiances HNO3 Water isotopologues Volcanic plume detection and characterization Mt Etna Eruption (30/10/02) AIRS/AQUA – SO2 channel

Travaux français autour de la mission IASI (gaz traces) Développement d’algorithmes d’inversion (LPMAA, LA, SA) Validation (LPMAA-ballons, LSCE-lidar, LA-Mozaic, SA-SAOZ,…) Couplage avec les modèles (LSCE-inversions de sources, MeteoF, LISA-AQ, LA) Application aux campagnes de mesures (AMMA, Polarcat,…) Distributions produits améliorés via le pôle de données Ether: projet TOSCA « Assimilation chimique des observations METOP » = SA, LA, LSCE + Noveltis

Assimilation chimique des observations METOP (TOSCA) Objectifs / programme des travaux: Mise au point d’une chaîne de traitement CO/IASI (test sur des données simulées et CO MOPITT avant lancement de METOP) Extension à O3 et CH4 Extension aux espèces GOME et exploitation de la synergie GOME-IASI Gestion quasi temps réel des données Distribution des niveaux 3 aux utilisateurs scientifiques potentiels via Ether

….