Atmospheric CO 2 modelling at the regional scale : The CarboEurope Regional Experiment Sarrat C; Noilhan J; Lacarrère P; Donier S; Gerbig C. Météo-France.

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1 Atmospheric CO 2 modelling at the regional scale : The CarboEurope Regional Experiment Sarrat C; Noilhan J; Lacarrère P; Donier S; Gerbig C. Météo-France / CNRM CERES

2   Composante régionale de CarboEurope (6 ieme PCRD)   Expérience : 16 mai – 25 Juin 2005, Sud Ouest / Les Landes (Dolman et al., 2006, BAMS)   Objectifs : établir un bilan régional du CO 2 avec modèles atmosphériques méso-échelles à partir des données CERES : 10 sites de flux de surface (énergie, eau et CO 2 ) sur différents types de couverts (forêt, cultures, vignobles, …) Données de couche limite : RS, avions, radar UHF, télémètre… Concentrations de CO2 dans et au-dessus de la CLA : à Biscarosse, La Cape Sud, Marmande + moyens aéroportés : Piper Aztec, Dimona, Sky Arrow Vols de ‘flux divergence’ avec le Sky Arrow Evolution du LAI et des propriétés de surface (Ts, contenu en eau, albédo, NDVI, …) CarboEurope Regional Experiment Strategy : the CERES campaign

3 Marmande Auradé Le Fauga Couhins La Cape Sud

4 Atmospheric CO 2 modelling : the Meso-NH model Online coupling with the surface scheme ISBA-A-gs :   CO 2 surface fluxes : - assimilation (<0) CO2 absorption by vegetation - respiration (>0) CO2 emissions from ecosyst. depends on temperature - anthropogenic emissions (>0) and ocean fluxes (<0 in our latitude)   Feedback : CO 2 concentrations variations from the atmosphere to the surface ISBA-A-g s Meteorological Model LE, H, Rn, W, Ts… Atmospheric [CO 2 ] concentrations Anthropogenic Sea Meso-NH Surface Lafore et al., 98 Noilhan et al. 89, 96, Calvet et al., 98 CO 2 Fluxes

5 Atmospheric CO 2 modelling : may-27 case Conditions of simulation :   Initialisation of CO2 on may-26 at 18HUTC with a homogeneous vertical profile over the domain of simulations   Meteorological and surface moisture initialisation, lateral boundaries forcing : ECMWF analyses   CO 2 anthropogenic emissions from Stuttgart Univ. at 10 km   Land use : Ecoclimap_v3 (Champeaux et al., 2005) 62 classes of vegetation: Ecoclimap processed from CORINE 2000 and Vegetation NDVI. Anthropogenic emissions interpolated at 2km

6 Atmospheric CO 2 modelling : May – 27 2005 CO2 concentrations (ppm) at 20m on may-27 at 10UTC 900 km Resolution : 10 km 320 km Resolution : 2 km   2 nested domains at 10 and 2 km resolution   Simulation start at 18HUCT on may-26

7 Atmospheric CO 2 modelling May – 27 2005 Boundary layer measured in La Cape Sud – Forest site Fluxes measured in Le Bray- Forest site RN H LE SFCO2 [CO2] THETA 11H THETA 14H

8 Atmospheric CO 2 modelling : May – 27 2005 Boundary layer heterogeneity OCEANFOREST AREA AGRICUL. AREA Simulated vertical cross section of the mixing ratio at 14UTC Zi = 900m Zi = 1600m

9 CO2 concentrations (ppm) may-27 9HUTC Atmospheric CO 2 modelling May – 27 2005 Sea breeze effects FOREST AREA AGRICUL. AREA S-ES-W S-E CO2 concentrations (ppm) may-27 14HUTC

10 [CO2] concentrations 14UTC Atmospheric CO 2 modelling May – 27 2005 : comparisons obs/simu Calculs des budgets : mise en evidence du role de l’advection CO2 surface flux 10UTC

11 Atmospheric CO 2 modelling May – 27 2005 : comparisons obs/simu Simulated vertical cross section of CO 2 Ocean - Marmande Agricultural area Forest area Vertical cross section of observed CO 2 by aircraftoceanforestcropland forestcropland

12 Conclusions / Perspectives   The CERES database is well adapted to study the CO 2 and water budget at the regional scale   The meso-scale dynamical processes such as sea and vegetation breezes, have a strong impact on the spatial and temporal variability of CO 2 concentrations   The meso-scale Meso-NH model is able to capture the spatial and temporal variability of the boundary layer dynamics but also the important meso-scale variability of CO 2 concentrations   Simulations à 8km sur cette situation faites par ailleurs montrent que :  la brise est mal représentée donc les résultats trés lié à l’advection et à la CLA sont moins bons  l’initialisation avec ECMWF vs ARPEGE est très différente et l’humidité du sol meilleure dans ECMWF

13 H LE SFCO2 H LE SFCO2