Modélisation du COModélisation du CO22 atmosphérique à l’échelle atmosphérique à l’échelle

régionale : régionale : l’expérience CarboEuropel’expérience CarboEurope

07 mars 05Claire Sarrat, Pierre Lacarrère, Joël Noilhan, Sylvie DonierMétéo-France / CNRM

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 CO2 à mésoéchelle, amélioration de la simulation de l’évaporation et de la CLA

Mise en place d’une base de données régionale afin de tester les changements d’échelle (du local vers les modèles globaux) : Regional Experiment.

Partenaires : LSCE, INRA, CESBIO, CNRM, Univ. Amsterdam, Alterra, MPI, CNR, Ibimet, Metair, Univ. Stuttgart

CarboEurope Regional Experiment

- 4 Plans de vol du Piper (~80 h de vols) suggérés suivant les conditions de vent :

Les Landes Landes-Toulouse Toulouse 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 l’advection de CO2 dans et au dessus de la CLA (Piper Aztec, DIMONA)

- Suivi continu de l’évolution 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 NOvent d’Ouest

CO2 atmosphérique dans Meso-NH

Couplage avec la surface : ISBA-A-gs et atmosphère :

Flux de surface de CO2 (assimilation + respiration + émissions anthropiques…) vers atmosphère

Rétroaction : variation du CO2 atm vers surface

ISBA-A-gs

Met. forcingLE, H, Rn, W, Ts…

CO2 Flux

[CO2]atm

Anthropogenic

Sea

Meso-NH Surface

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 l’écosystème sur plusieurs types de végétation

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

TH

[CO2]

Modélisation 3-D : Configuration

Domaine : France (900x900 km)Résolution horizontale : 10 kmPas de temps : T = 10 s

Domaine : Landes (320x250 km)Résolution horizontale : 2.5 kmPas de temps : T = 5 s

Nesting 2 ways Surface : ISBA-A-gs (Ecoclimap) Grille verticale : 60 niveaux (0 -14000m)

Modélisation 3-D : Résultats

RN

LE

H

SFCO2

[CO2]

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 ?

Modélisation 3-D : Analyses

10H

11H

CO2 concentrations 10H&11H Budget : 10H11H

ADVTURB

Entrainement

- 4 ppm W’CO2’

Calcul des bilans sur 1H : évolution du CO2 atmosphérique entre 10 et 11H

Conclusion

Modélisation du CO2 atmosphérique dans Méso-NH :

Prise en compte de l’assimilation de CO2 par la végétation dans ISBA- A-gs et de la respiration de l’écosystème

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 CO2

Bonne représentation de la couche limite : flux d’énergie à la surface, température potentielle et hauteur de couche limite

Concentrations atmosphériques dans la couche limite

Rôle prépondérant de l’assimilation nette et de l’entraînement

Perspectives

Compréhension affinée des processus qui contrôle le CO2 atm

Couplage grande échelle et initialisation du CO2 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 CO2 et CO d’origine anthropique (cadastre d’émissions GENEMIS, 1km de résolution)

Analyses et simulations de la campagne expérimentale

CarboEurope Regional Experiment

Les sites de mesures