Les aérosols dans le modèle couplé
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![Page 1: Les aérosols dans le modèle couplé](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022082711/56813589550346895d9ceb7b/html5/thumbnails/1.jpg)
Les aérosols dans le modèle Les aérosols dans le modèle couplécouplé
Céline DéandreisCéline DéandreisRéunion CPLIPSL - 04/04/07Réunion CPLIPSL - 04/04/07
![Page 2: Les aérosols dans le modèle couplé](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022082711/56813589550346895d9ceb7b/html5/thumbnails/2.jpg)
Rappel: Impact des aérosolsRappel: Impact des aérosols sur le bilan radiatif
1/10
Les effets indirects:
L’effet direct:
Interaction des aérosols avec le rayonnement solaireModification de l’épaisseur optique de la couche atmosphériqueEffet linéaire
Modification de la microphysique des nuagesmodification de l’épaisseur optique nuageuseEffet non linéaire
Haywood et Boucher, 2000
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Modélisation:
Version du modèle
Effets et espèces étudiées au niveau radiatif:• Initialement (version de JQ et JLD):
– Effets: direct et premier indirect– Espèce: sulfate
• Actuellement:– Généralisation à l’aérosol anthropique: sulfate + aérosol carboné (POM et BC)
• Futur:– Généralisation à tout l’aérosol : anthropique + naturel (SS et Dust)
(Pb pour le passage au couplé: les vents à 10m)
2/10
• LMDZ4 en mode forcé 96x73x19
• bucket
• INCA version CH4 - AER
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Calcul des forçages radiatifs (FR) dans LMDZ :
3/10
calcul on-line de FR instantané sans ajustement de la température stratosphérique
Aérosol : fichier de concentrations
prescritesAnthropiques +
naturelles
Aérosol : fichier de concentrations
prescritesnaturelles
Propriétés optiques de la couche
atmosphèrique
Propriétés optiques de la couche nuageuse
Propriétés optiques de la couche nuageuse
Code radiatif
LMDZ
NB: référence effet direct (zéro aérosol) ≠ référence effet indirect (aérosol naturel)
p2t = mois
Ajustement de Température pris en compte par la
physique du modèle
Forçages = concentrations
Flux Net 1 : aérosol=0 et nuage=nat.
Flux Net 2 : aérosol=nat.+anth. et nuage=nat.
Flux Net 3 : Aérosol=nat.+anth. et nuage=nat.
+anth.
FR direct/indirect = ΔFN
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Couplage à INCA :
4/10
Aérosol : fichier de concentrations
prescritesAnthropiques +
naturelles
Aérosol : fichier de concentrations
prescritesnaturelles
Propriétés optiques de la couche
atmosphèrique
Propriétés optiques de la couche nuageuse
Propriétés optiques de la couche nuageuse
Code radiatif
LMDZ
Flux Net 1 : aérosol=0 et nuage=nat.
Flux Net 2 : aérosol=nat.+anth. et nuage=nat.
Flux Net 3 : Aérosol=nat.+anth. et nuage=nat.
+anth.
FR direct/indirect = ΔFN
Ajustement de Température pris en compte par la
physique du modèle
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Couplage à INCA :
4/10
Aérosol : concentrations calculées on-lineAnthropiques +
naturelles
Aérosol : fichier de concentrations
prescritesnaturelles
Propriétés optiques de la couche
atmosphèrique
Propriétés optiques de la couche nuageuse
Propriétés optiques de la couche nuageuse
Code radiatif
LMDZ
INCA
Aérosol : fichier d’émissions
Anthropiques+Naturelles
P2t = 30min
Forçage principal = émissions
Forçage de référence = concentrations
Flux Net 1 : aérosol=0 et nuage=nat.
Flux Net 2 : aérosol=nat.+anth. et nuage=nat.
Flux Net 3 : Aérosol=nat.+anth. et nuage=nat.
+anth.
FR direct/indirect = ΔFN
Ajustement de Température pris en compte par la
physique du modèle
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Couplage à INCA :
4/10
Aérosol : concentrations calculées on-lineAnthropiques +
naturelles
Aérosol : fichier de concentrations
prescritesnaturelles
Propriétés optiques de la couche
atmosphèrique
Propriétés optiques de la couche nuageuse
Propriétés optiques de la couche nuageuse
Code radiatif
LMDZ
INCA
Aérosol : fichier d’émissions
Anthropiques+Naturelles
Boucle complète: Climat <=> chimie
P2t = 30min
P2t = 30min
Flux Net 1 : aérosol=0 et nuage=nat.
Flux Net 2 : aérosol=nat.+anth. et nuage=nat.
Flux Net 3 : Aérosol=nat.+anth. et nuage=nat.
+anth.
FR direct/indirect = ΔFN
Ajustement de Température pris en compte par la
physique du modèle
![Page 8: Les aérosols dans le modèle couplé](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022082711/56813589550346895d9ceb7b/html5/thumbnails/8.jpg)
Couplage à INCA :
4/10
Aérosol : concentrations calculées on-lineAnthropiques +
naturelles
Flux Net 1 : aérosol=0 et nuage=nat.
Flux Net 2 : aérosol=nat.+anth. et nuage=nat.
Flux Net 3 : Aérosol=nat.+anth. et nuage=nat.
+anth.
FR direct/indirect = ΔFN
Aérosol : fichier de concentrations
prescritesnaturelles
Propriétés optiques de la couche
atmosphèrique
Propriétés optiques de la couche nuageuse
Propriétés optiques de la couche nuageuse
Code radiatif
LMDZ
INCA
Aérosol : fichier d’émissions
Anthropiques+Naturelles
P2t = 30min
Boucle complète: Climat <=> chimie
P2t = 30min
Ajustement de Température pris en compte par la
physique du modèle
En résumé…
Avantages:
- accès à la variabilité de l’aérosol (p2t=30min)
- champs d’aérosol répondent au modification de température, précipitation…
Inconvénients:
- calcul du FR contient :
- l’effet des aérosols
- l’effet de la rétroaction climatique aérosol (<3%)
- CPU et mémoire élevés; fichier aérosol naturel compliquée à obtenir
dans le couplé utilisation d’un code radiatif off-line pour le calcul des FR
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LES RESULTATS:LES RESULTATS:
5/10
I - Choix du schéma de convection
KE vs Tiedtke
II - Schéma de convection et chimie
III - Principales conséquences du couplage à INCA
sur les forçages radiatifs
sur les variables physiques
![Page 10: Les aérosols dans le modèle couplé](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022082711/56813589550346895d9ceb7b/html5/thumbnails/10.jpg)
L’insertion de INCA dans le couplé est elle envisageable?L’insertion de INCA dans le couplé est elle envisageable?
6/10
Comparaison des bilans radiatifs pour les 2 schémas de convection: KE vs Tiedtke
Conclusion:
Bilan radiatifBilan radiatif
en W/m²en W/m²KE Tiedtke
TOA 0.2 1.4
Surface 0.4 0.5
DifferenceTOA -
Surface-0.2 0.9
Le schéma de KE est plus adapté au passage en couplé
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Chimie et convection Chimie et convection
7/10
Conclusion:
Accumulation d’espèces dans la haute troposphère avec KE
Comparaison des concentrations (µg/m3) de sulfate, POM et BC: KE vs Tiedtke
KE - Tiedtke
SO4 BCPOM
KE
2
0
1
0
1
1.8
0
0.2
0.1
0.02
- 0.5
0.5
0.2
0.05
-0.02
- 0.1- 0.2
-0.05
0.1
0.02
- 0.5
0.5
0.2
0.05
-0.02
- 0.1- 0.2
-0.05
0.1
0.002
- 0.05
0.05
0.02
0.005
-0.002
- 0.01- 0.02
-0.005
0.01
![Page 12: Les aérosols dans le modèle couplé](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022082711/56813589550346895d9ceb7b/html5/thumbnails/12.jpg)
Effet du couplage à INCA: les forçages radiatifsEffet du couplage à INCA: les forçages radiatifs
8/10
effet direct linéaire => pas de conséquence
écart ~ - 8%
premier effet indirect:
LMDZ-INCA - 0.46W/m² LMDZ-INCA - LMDZ
LMDZ-INCA - 0.36W/m² LMDZ-INCA - LMDZ
écart ~ 2%
- 10
5
- 0.2
- 2
1
10
2
- 1
0.2
- 5
- 0.5
0.5
- 10
5
- 0.2
- 2
1
10
2
- 1
0.2
- 5
- 0.5
0.5
- 0.2
- 1
0.1
2
0.5
- 2
1
0.2
- 0.5
- 0.1
- 0.2
- 1
0.1
2
0.5
- 2
1
0.2
- 0.5
- 0.1
- 0.2
- 1
0.1
2
0.5
- 2
1
0.2
- 0.5
- 0.1
![Page 13: Les aérosols dans le modèle couplé](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022082711/56813589550346895d9ceb7b/html5/thumbnails/13.jpg)
Effet du couplage à INCA: les variables physiques Effet du couplage à INCA: les variables physiques
9/10
Modification des champs physiques suite au couplage LMDZ-INCA + effet aérosol
Température différence en °C
Précipitation écart relatif (en %)
![Page 14: Les aérosols dans le modèle couplé](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022082711/56813589550346895d9ceb7b/html5/thumbnails/14.jpg)
Prochaines étapes vers le couplé Prochaines étapes vers le couplé
10/10
prise en compte des aérosols dans le couplé
rétroaction climat aérosol via l’ajustement de température
calcul des forçages radiatifs off -line (avec ou sans ajustement de température de la stratosphère) fréquence mensuelle ou autre
prochaines étapes
remplacer la version bucket par une version d’Orchidée. Laquelle?
simulations snap -shot présent et futur de référence avant un run transitoire
![Page 15: Les aérosols dans le modèle couplé](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022082711/56813589550346895d9ceb7b/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Les aérosols dans le modèle couplé](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022082711/56813589550346895d9ceb7b/html5/thumbnails/16.jpg)
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![Page 17: Les aérosols dans le modèle couplé](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022082711/56813589550346895d9ceb7b/html5/thumbnails/17.jpg)
Bilan radiatifBilan radiatif
en W/m²en W/m²KE (LMDZ-
INCA)KE (LMDZ)
KE sans aérosol (1 an)
Tiedtke
TOA 0.2 <0.1 0.87 1.4
Surface 0.4 0.2 1.05 0.5
DifferenceTOA - Surface
-0.2 -0.2 -0.2 0.9
![Page 18: Les aérosols dans le modèle couplé](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022082711/56813589550346895d9ceb7b/html5/thumbnails/18.jpg)
Hourdin et al, 2006