Modélisation du CO 2 atmosphérique à léchelle régionale : lexpérience CarboEurope 07 mars 05 Claire Sarrat, Pierre Lacarrère, Joël Noilhan, Sylvie Donier.

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1 Modélisation du CO 2 atmosphérique à léchelle régionale : lexpérience CarboEurope 07 mars 05 Claire Sarrat, Pierre Lacarrère, Joël Noilhan, Sylvie Donier Météo-France / CNRM

2 Le Projet CarboEurope CarboEurope IP est un projet intégré du 6ième PCRD avec 67 partenaires Européens dont le but est de comprendre et de quantifier le bilan du carbone Européen aux échelles locales, régionales et continentales (4 Composantes) Objectifs scientifiques du CNRM dans la Composante Régionale : Représentation du cycle du carbone dans les modèles météo : modélisation du CO 2 à mésoéchelle, amélioration de la simulation de lévaporation et de la CLA Mise en place dune base de données régionale afin de tester les changements déchelle (du local vers les modèles globaux) : Regional Experiment. Partenaires : LSCE, INRA, CESBIO, CNRM, Univ. Amsterdam, Alterra, MPI, CNR, Ibimet, Metair, Univ. Stuttgart

3 CarboEurope Regional Experiment - 4 Plans de vol du Piper (~80 h de vols) suggérés suivant les conditions de vent : Les LandesLandes-ToulouseToulouse Lagrangien 2 branches : - 50 km sur mer - axe NS sur 100km - profils à 2500m 3 branches : - 2 profils de 2500m /mer et 100m/sol - hauteur de vol 800m 4 branches de 74km : - 2 hauteurs de vols : 2500m et 800m 2 branches Nord-Sud : - 3 hauteurs de vols : 2500m, 800m et 300m - 1 profil Du 16 mai au 23 juin 2005 : : -Mesures des flux de surface et conditions sols sur types de végétation représentatif -Estimation de ladvection de CO2 dans et au dessus de la CLA (Piper Aztec, DIMONA) -Suivi continu de lévolution de la CLA au cœur des Landes (RS + UHF + télémètre) -Mesures des flux turbulents à différents niveaux dans la CLA (Sky Arrow) -Mesures continus du [CO2] sur des tours (50 m) (LSCE) et par spectrométrie IR (MPI) vent de NO vent dOuest

4 CO2 atmosphérique dans Meso-NH Couplage avec la surface : ISBA-A-gs et atmosphère : Flux de surface de CO 2 (assimilation + respiration + émissions anthropiques…) vers atmosphère Rétroaction : variation du CO 2 atm vers surface ISBA-A-g s Met. forcing LE, H, Rn, W, Ts… CO 2 Flux [CO 2 ] atm Anthropogenic Sea Meso-NH Surface

5 RN H LE FCO2 [CO2] Modélisation 1-D 27/07/02 : calibration Données de RECAB (expérience sur le CO2 régional aux Pays- Bas en 2002) afin de calibrer gm et la respiration de lécosystème sur plusieurs types de végétation

6 Validation avec les données de RECAB site de CABAUW Calibration sur 3 sites : Grassland (Cabauw) Forêt (Loobos) Maïs (Harskamp) Modélisation 1-D 16/07/02 : validation TH [CO 2 ]

7 Modélisation 3-D : Configuration Domaine : France (900x900 km) Résolution horizontale : 10 km Pas de temps : T = 10 s Domaine : Landes (320x250 km) Résolution horizontale : 2.5 km Pas de temps : T = 5 s Nesting 2 ways Surface : ISBA-A-gs (Ecoclimap) Grille verticale : 60 niveaux (0 -14000m)

8 Modélisation 3-D : Résultats RN LE H SFCO2 [CO2]

9 Modélisation 3-D Expérience COCA : Expérience lagrangienne sur la forêt des landes 21 juin 2001, conditions anticycloniques, vent faible 15H : Advection + Assimilation + Mélange vertical [CO2] diminuent 00H : Advection + Respiration + Refroidissement [CO2] augmentent Question : quel processus domine ?

10 Modélisation 3-D : Analyses 10H 11H CO2 concentrations 10H&11H Budget : 10H 11H ADV TURB Entrainement - 4 ppm WCO2 Calcul des bilans sur 1H : évolution du CO 2 atmosphérique entre 10 et 11H

11 Conclusion Modélisation du CO2 atmosphérique dans Méso-NH : Prise en compte de lassimilation de CO2 par la végétation dans ISBA- A-gs et de la respiration de lécosystème Jeux de données existants ont permis : la calibration 1-D et la validation des paramètres (gm et RE25) et bons résultats 1-D et 3-D en terme de : Flux de surface de CO 2 Bonne représentation de la couche limite : flux dénergie à la surface, température potentielle et hauteur de couche limite Concentrations atmosphériques dans la couche limite Rôle prépondérant de lassimilation nette et de lentraînement

12 Perspectives Compréhension affinée des processus qui contrôle le CO 2 atm Couplage grande échelle et initialisation du CO 2 atmosphérique par le modèle global LMDZ : études de sensibilité aux conditions aux limites Etude de sensibilités aux conditions initiales (réinitialisation ou run continu sur plusieurs jours?) Prise en compte des émissions à la surface du CO 2 et CO dorigine anthropique (cadastre démissions GENEMIS, 1km de résolution) Analyses et simulations de la campagne expérimentale

13 CarboEurope Regional Experiment Les sites de mesures