Où en est-on avec REPROBUS ? Franck Lefèvre 1, Gwenaël Berthet 2, Philippe Ricaud 3, Slimane Bekki 1, Jean-Luc Attié 3, Brice Barret 3, The ODIN team (1)Service.

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1 Où en est-on avec REPROBUS ? Franck Lefèvre 1, Gwenaël Berthet 2, Philippe Ricaud 3, Slimane Bekki 1, Jean-Luc Attié 3, Brice Barret 3, The ODIN team (1)Service d’Aéronomie CNRS, Paris (2)Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement CNRS, Orléans (3)Laboratoire d’Aérologie Observatoire Midi-Pyrenées CNRS, Toulouse

2 - 55 espèces, 150 réactions chimiques en phase gazeuse et hétérogène - 40 espèces ou familles d’espèces transportées par un code semi-lagrangien - Résolution 2° x 2° en latitude et longitude 42 niveaux verticaux du sol à 0,1 hPa - Utilisation des champs assimilés ECMWF: analyses opérationnelles toutes les 6 heures (Température, pression sol, vents 3D) - Constantes de réaction JPL 2003 - Module de chimie hétérogène: réactions sur aérosols de fond. Différents scenarii de nuages stratosphériques polaires, sédimentation, évaporation - Initialisation: champs climatologiques (Arpège-climat) des espèces stratosphériques, Ozone POAM ou ozone assimilé du Centre Européen REPROBUS: version standard

3 500 K (~21 km) From Ricaud et al. [2005]

4 Etude de ClO dans le vortex polaire de nuit: ODIN – REPROBUS Formation du dimère :ClO + ClO + M  Cl 2 O 2 + M Décomposition thermique:Cl 2 O 2 + M  ClO + ClO + M Berthet et al. [2005], GRL Imprécision des constantes de vitesse de réaction aux températures stratosphériques 19 km Température (K) ClO (ppbv) ODIN Symboles : modèle

5 REPROBUS MODIFICATIONS 2005

6 REPROBUS AMELIORATIONS 2005 1.Transport 2. Description des composés chimiques: Gaz sources à longue durée de vie Initialisation Description du brome Description des aérosols liquides Description des PSC Sections efficaces UV → A APPLIQUER DANS MOCAGE

7 Vents ECMWF Utilisés dans REPROBUS 6 Hourly ope.analysis 6 Hourly ope.analysis 3 Hourly forecasts 3 Hourly forecasts N2ON2O Travail de Legras et al., ACP, 2005: Champs de N 2 O mesurés par l’ER-2 mieux reproduits par un modèle de trajectoire forcé toutes les 3 heures avec les forecasts plutôt que toutes les 6 heures avec les analyses opérationnelles … Application à REPROBUS: Modèle initialisé le 01/04/2002 1. TRANSPORT

8 N2ON2ONO 2 Données ECMWF utilisées pour forcer le transport dans REPROBUS:. Toutes les 6 heures: oper. analysis. Toutes les 6 heures: oper. analysis. Toutes les 3 heures: forecasts. Toutes les 3 heures: forecasts. Toutes les 3 heures: analysis+forecasts. Toutes les 3 heures: analysis+forecasts Mesures ballons (SPIRALE) vs REPROBUS CTM 02/10/2002 à moyenne latitude NO 2 : +30% à 25 km +15% à 33 km TRANSPORT Berthet et al., ACPD, 2005

9 Colonne d’ozone simulée par REPROBUS

10 2.1. Gaz sources à longue durée de vie: N 2 O CH 4 CFC-11 CFC-12 CFC-113 CCl 4 CH 3 CCl 3 CH 3 Cl HCFC-22 CH 3 Br H-1211 H-1301 Version standard: –Rapport de mélange troposphérique fixé «à la main» depuis le sol jusqu’au niveau ~460 hPa au départ de chaque run. –Ne varie pas au cours de la simulation Nouvelle version: –Rapport de mélange troposphérique déterminé automatiquement en fonction de la date du run et du scénario WMO 2003 (1950-2010) –Varie au cours de la simulation CH3CCl3* = CH3CCl3 + HCFC-141b HCFC-22* = HCFC-22 + HCFC-142b H-1211* = H-1211 + H-2402 Espèces non-négligeables à présent: HCFC-141b HCFC-142b H-2402

11 Gaz sources à longue durée de vie: CO Version standard: –CO forcé à 460 hPa par une valeur globale constante fixée à 80 ppbv. Nouvelle version: –CO tropo forcé par les observations de MOPITT, corrigées par les mesures MOZAIC (J.-L. Attié, LA) –Moyennes mensuelles des observations à 500 hPa sur une grille 30°x30°. –Évolution du forçage en fonction du mois du run Juillet 2004

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13 2.2. Initialisation du modèle Version standard –À partir d’un run Arpège-Reprobus de 5 ans pour les conditions de 1995 –Moyennes zonales mensuelles Nouvelle version –À partir d’un run du modèle 2D de Slimane Bekki couvrant la période 1958-2003. –Moyennes zonales mensuelles

14 2.3. Description du Brome Version standard –Br y n’est pas explicitement calculé –Br y est déduit de la corrélation avec CFC-11: Br y (pptv) = 20 – 4.36x10 -2 [CFC-11] – 1.1x10 -4 [CFC-11] 2 –problème: La relation entre Br y et CFC-11 ne varie pas dans le temps (irréaliste) –solution: Introduire Bry explicitement comme nouvelle « espèce » Inventaire des sources organiques de brome

15 CH3Br + Halons CH3Br + Halons + 4 pptv CH3Br + Halons + 8 pptv

16 Description du Brome Nouvelle version: –Br y introduit comme nouvelle espèce –Sources de Br y : CH 3 Br + Halons + 6 pptv sous la forme de CH 2 Br 2 * (dibromométhane, nouvelle espèce) –CH 2 Br 2 * = CH 2 Br 2 + CHBr 3 + CH 2 BrCl + C 2 H 4 Br 2 + … Durée de vie Rapport de mélange 2005 (pptv) CH 3 Br8.5 mois8.8 H-130116 ans3.2 H-1211*3 ans4.9 CH 2 Br 2 *4 mois3 Total22.9

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19 2.4. Description des aérosols et PSCs Version standard –Champ de H 2 SO 4 inversé à partir des données de surface de SAGE-II –Ne varie pas au cours du temps Nouvelle version –Champ de H 2 SO 4 forcé par les sorties du modèle 2D avec chimie du soufre et éruptions volcaniques de Slimane Bekki (simulation 1958-2003) –Meilleure représentation des PSCs (Davies et al., 2003) standard nouveau

20 2.5. Sections efficaces UV: Cl 2 O 2 Version standard –JPL 2003: moyenne Cox and Hayman, DeMore and Tschuikow-Roux, Permien et al., Burkholder et al.) Nouvelle version –Sections efficaces de Burkholder et al. (1990) –Extrapolation jusqu’à 450 nm (Stimpfle et al., 2004) → Plus de ClO produit de jour et plus de destruction d’ozone ?

21 Quelques premiers résultats

22 Dumont d’Urville 20022003 2004

23 standardnouveau