Detection and characterization of volcanic plumes and ’ash clouds’ Laboratoire de Météorologie-Physique UMR 6016/ OPGC contribution au Programme 1: Detection and characterization of volcanic plumes and ’ash clouds’ Contributions (prévues): 1 - Mesures in-situ par avion dans les panaches volcaniques 2 - Modélisation numérique de la dispersions des panaches volcaniques Objectifs : 1 - caractériser les propriétés physiques et chimiques des cendres volcaniques (VA) en fonction de la distance du volcan 2 - analyser (et prévoir?) le transport, la dispersion et le lessivage des particules volcaniques dans la troposphère

Objectifs scientifiques 1 - Caractériser les propriétés physiques et chimiques des VA par mesures aéroportées: Granulométrie des spectres des particules atmosphériques (x nm à y µm)  Détection de leurs formes et leurs propriétés optiques  analyses de la composition chimiques et des propriétés physico-chimique (hygroscopicité) missions des vol: saisir le transport, la dispersion/dilution du panache horizontalement comme verticalement embarquer un Lidar aéroporté ? (du LATMOS ou LISA)

Objectifs scientifiques 2 - Analyser (et prévoir?) le transport, la dispersion et le lessivage des particules volcaniques dans la troposphère activités possibles par modélisation numérique: calcul des trajectoires lagrangiennes (+l’effet de dispersion) application d’un modèle de prévision pour le transport et la dispersion des VA étudier le transport, la dispersion et le lessivage des VA considérant tous processus d’interaction ‘VA-atmosphère’ par un modèle de recherche

calcul des trajectoires lagrangiennes Modèles disponibles: multiple Hysplit (NOAA) data base: NCEP (analyse et prévision) Flexpart (NILU) data base: ECMWF (analyse et prévision) Goddard Automailer, BADC.uk , … et 2 modèles propres au LaMP Avantages: - calcul très rapide - accès au code et installation sur des ordinateurs locaux - pour Hysplit, Automailer, BADC: calcul à distance sans ftp et stockage des données NCEP ou ECWMF Désavantages: - pour le calcul autonome: une gestion opérationnelle des données NCEP ou ECWMF est nécessaire - le champ atmosphérique de u,v,w,T,… est disponible tous les 6 (3) heures  incertitude par interpolation temporelle - les approches pour la dispersion très empirique

calcul des trajectoires lagrangiennes HYSPLIT

calcul des trajectoires lagrangiennes

calcul des trajectoires lagrangiennes combiné avec la dispersion et du dépôt des composées atmosphériques

Modèle de panache gaussien Modèle à bouffées gaussiennes calcul de la dispersion et du dépôt des composées atmosphériques Modèle de panache gaussien Modèle à bouffées gaussiennes (plume and puff models)

Exemple: Flexpart (NILU)

Application d’un modèle de prévision pour le transport et la dispersion des VA (LaMP juin 2010) Modèle WRF = Weather Research & Forecasting Model

Application d’un modèle de prévision pour le transport et la dispersion de VA Modèle WRF = Weather Research & Forecasting Model

Application d’un modèle de prévision pour le transport et la dispersion de VA Modèle WRF = Weather Research & Forecasting Model Avantages: - une prévision opérationnelle est possible - des applications pour les éruptions volcaniques sont déjà développées (NCAR, Univ. of Alaska, …) Désavantages: - moyens informatiques sont considérables (32 procs – 128 procs) - résolution de l’éruption très grossière (couplage avec un modèle ‘puff’) http://puff.images.alaska.edu/index.shtml - description de la granulométrie des VA grossière (notre approche: distribution dimensionnelle type gamma avec la prévision du nombre de particules et de la concentration)

voir lien http://puff.images.alaska.edu/index.shtml

étudier le transport, la dispersion et le lessivage des VA considérant tous processus d’interaction ‘VA-atmosphère’ par un modèle de recherche Modèle DeScaM = Modélisation détaillée des processus atmosphériques influençant la formation et l’évolution des nuages et des précipitations Méthodologie: prévoir les spectres des particules d’aérosol, des gouttes et des cristaux

Spectres des « particules atmosphériques » particules d’aérosols gouttes et cristaux précipitation 1 nm 1 µm 1 mm VA ?

Utilité de Modélisation de la dispersion volcanique ? Considérant: - Compétence disponible au LaMP mais actuellement n’envisagée dans aucun projet  personnel et fonctionnement nécessaires + heures de calcul sur les machines dédiées (et acquises) pour ClerVolc Prévisions opérationnelles déjà établies à différentes institutions nationales et internationales en France: « Prev’Air » www.prevair.ineris.fr (Ministère d ’écolo…, ADEME, MétéoFrance, INERIS, CNRS, IPSL, …)  quelle activité (prévi opérationnelle/ aspect recherche) est utile pour ClerVolc?