II-1 Étude du changement climatique en cours
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II-1 Étude du changement climatique en cours Code couleur: rouge: personne responsable de chaque sous-section; bleu: personne dont j'ai reçu les contributions dans les différentes sous-parties. II-1-1 Troposphère : vapeur d'eau et nuages II-1-1-a Vapeur d’eau: L.Picon, R.Roca II-1-1-b Nuages bas océaniques tropicaux : S. Bony, H. Chepfer, F. Chéruy, F. Codron, J-L Dufresne, L. Fairhead, F. Hourdin, A. Idelkadi, I. Musat, G. Sèze S. Bony, H. Chepfer, F. Chéruy, F. Codron, J-L Dufresne, L. Fairhead, F. Hourdin, A. Idelkadi, I. Musat, C. Rio, G. Sèze II-1-1-c Nuages hauts: R. Armante, M. Bonazzola, A. Chédin, H. Chepfer, C. Crevoisier, M. Haeffelin, B. Legras, V. Noël, N. Scott, G. Sèze, C. Stubenrauch II-1-2 Stratosphère II-1-2 -a Mécanismes à l'origine du changement climatique dans la stratosphère: C. Claud, F. Codron, F. Lott II-1-2- b Impact de la stratosphère sur le climat de la troposphère: A. Chédin, C. Claud, F. Codron, B. Legras, F. Lott R. Armante, A. Chédin II-1-3 Surfaces continentales II-1-3- a Caractérisation des surfaces continentales: F. Aires, R. Armante, A. Chédin, C. Crevoisier, F. D’Andrea, J. Polcher V. Capelle, A. Chédin, R. Armante, C. Crevoisier II-1-3- a2 Interaction entre la surface du sol et le climat, Fabio D’Andrea II-1-3- b Variabilité du cycle hydrologique: K. Laval, J. Polcher II-1-3- c Émission de CO2 par les feux de biomasse: A. Chédin, C. Crevoisier, F. Hourdin, N. Scott, S. Turquety A. Chédin, C. Crevoisier, F. Hourdin, N. Scott, S. Turquety II-1-1 Troposphère : vapeur d'eau et nuages II-1-1-a Vapeur d’eau: L.Picon, R.Roca II-1-1-b Nuages océaniques tropicaux (nuages de couche limite et convectifs) Permanents : S. Bony, H. Chepfer, F. Chéruy, F. Codron, J-L Dufresne, L. Fairhead, F. Hourdin, A. Idelkadi, I. Musat, C. Rio, G. Sèze Thésitifs: F. Brient (début sept 2008), G. Césana (début sept 2010), S. Fermepin (début sept 2010), A. Jam (début sept 2009), I. Tobin (début sept 2009) Post-docs: C. Nam (depuis Avril 2011), R. Roehrig (depuis Nov 2010) Les travaux de recherche réalisés sur les nuages océaniques tropicaux au cours des quatre dernières années se sont organisés autour de 5 grands thèmes; seuls les principaux résultats sont mentionnés ici: 1. L'amélioration de la représentation des processus de couche limite et des nuages bas dans LMDZ. Une nouvelle paramétrisation des thermiques de couche limite a été développée dans LMDZ (Rio et Hourdin 2008), et un schéma statistique de nuages couplé à ce schéma et utilisant une double gaussienne pour représenter la variabilité sous-maille de l'eau a été développé (Jam et al. 2011). Ces nouvelles paramétrisations ont été développées en étroite interaction avec les groupes de modélisation à méso-échelle du CNRM, et ont été évaluées sur la base de différentes campagnes d'observation (BOMEX, ARM, ASTEX, RICO, etc) et d'observations spatiales. Ces développements ont permis d'améliorer considérablement la couverture nuageuse basse du modèle LMD et du modèle couplé de l'IPSL (Hourdin et al. 2011, Dufresne et al. 2011). La représentation réaliste par LMDZ des nuages de couche limite dans le Pacifique Sud-Est a également été remarqué dans l'exercice d'intercomparaison “preVOCA” (Wyant et al. 2010) de la campagne VOCALS. 2. L'évaluation des nuages simulés par les modèles de circulation générale à l'aide des observations spatiales de l'A-Train. De gros efforts ont été déployés au laboratoire (i) pour développer des simulateurs d'observations Calipso et Parasol permettant de comparer de façon cohérente les observations spatiales de l'A-Train et les simulations des modèles climatiques (Chepfer et al. 2008), et (ii) pour préparer un jeu d'observations CALIPSO-PARASOL totalement cohérent avec les diagnostiques du simulateur (Chepfer et al. 2010). Les simulateurs développés au laboratoire ont été intégrés à COSP (CFMIP Observations Simulator Package, Bodas-Salcedo et al. 2011), et l'utilisation de COSP dans les simulations climatiques qui seront évaluées par le 5ème rapport du GIEC fait partie des recommendations des projets internationaux CMIP5 (Meehl et Bony 2011) et CFMIP (Bony et al. 2011). Plus d'une vingtaine de groupes de modélisation (climat et météo) utilisent actuellement ces simulateurs et les données spatiales associées. Notamment, les observations de l'A-Train ont été intensément utilisées au laboratoire pour caractériser les nuages tropicaux (Konsta et al. 2011) et pour évaluer ces nuages dans le modèle LMDZ (Konsta et al. en préparation, Hourdin et al. en préparation). L'utilisation de ces données pour évaluer des aspects spécifiques des simulations CMIP5 tels que l'influence de la structure verticale de la dynamique tropicale sur les effets radiatifs des nuages (Roehrig et Bony en préparation) ou des processus critiques pour les rétroactions nuageuses en changement climatique (post-doc de C. Nam) sont en cours. 3. L'étude de l'influence de l'organisation (à grande échelle et à méso-échelle) de la convection profonde sur l'état thermodynamique de l'atmosphère tropicale. Par une analyse de longues séries d'observations spatiales (géostationnaires et défilants) et le développement d'une méthodologie originale de caractérisation de l'état d'agrégation de la convection profonde, nous avons montré que pour une intensité convective donnée (caractérisée par exemple par le taux de précipitation sur un domaine donné), l'humidité relative de la troposphère libre, les flux turbulents à la surface de l'océan et les flux radiatifs au sommet de l'atmosphère et dans la troposphère étaient significativement et robustement affectés par l'organisation à grande échelle et à méso-échelle de la convection (Tobin et al. 2011). De tels résultats avaient été suggérés par des simulations à méso-échelle, mais n'avaient encore jamais été confirmés observationnellement. Nos résultats montrent de plus (et ce en désaccord avec les simulations méso-échelle) que l'impact des changements d'organisation de la convection profonde sur le bilan radiatif au sommet de l'atmosphère dépend fortement des changements de nuages peu profonds (petits cumulus, congestus). Ce résultat est susceptible d'expliquer une partie des biais systématiques des modèles climatiques dans les tropiques (étude en cours). L'étude des implications de ces résultats pour l'interprétation des tendances à long-terme de la vapeur d'eau dans les tropiques est également en cours. 4. La compréhension physique des mécanismes qui contrôlent la réponse des nuages de couche limite lors d'un réchauffement global. Le modèle climatique de l'IPSL se caractérise depuis longtemps par une forte rétroaction positive des nuages en changement climatique. Cette rétroaction résulte en premier lieu de la diminution des nuages de couche limite à mesure que le climat se réchauffe. A partir d'une analyse énergétique de l'atmosphère et en utilisant un large spectre de modèles (couplé océan-atmosphère, atmosphérique, aqua-planète, 1D) nous avons mis en évidence deux mécanismes robustes contribuant à la forte rétroaction positive des nuages bas dans le modèle de l'IPSL : le principal est lié à la modification du gradient vertical d'énergie statique humide sous l'effet de la relation thermodynamique de Clausius-Clapeyron et des changements de flux turbulents à la surface des océans (Brient et Bony 2011) et le second est lié à la rétroaction positive entre humidité relative et effet radiatif des nuages dans la troposphère (Brient et Bony, en préparation). Ce dernier mécanisme implique une corrélation forte entre la simulation des nuages dans le climat présent et la réponse des nuages en changement climatique. Ce travail ouvre de nombreuses perspectives vis-à-vis de l'interprétation des différences de rétroactions nuageuses entre modèles climatiques, et des tests observationnels qui pourraient être appliqués aux modèles pour évaluer certaines composantes de leurs rétroactions nuageuses en changement climatique. Ces travaux se poursuivent dans la cadre de l'analyse des simulations CMIP5. 5. L'interprétation de la réponse régionale des précipitations tropicales au réchauffement global. Un cadre théorique et une méthodologie d'analyse ont été développés pour interpréter les changements régionaux de vitesse verticale et de précipitation prédits par les modèles de circulation générale en changement climatique. Appliqués aux différentes simulations CMIP5, à des simulations LMDZ réalisées en mode “prévision du temps” ou à des simulations 1D réalisées dans “l'approximation des faibles gradients de température”, ces travaux nous permettent de mieux comprendre les temps de réponse et les structures spatiales des changements de précipitation tropicale sous l'effet des forçages anthropiques. Notamment, ils nous permettent de quantifier et de comprendre physiquement la réponse de la précipitation au forçage radiatif du CO2 d'une part, et aux changements de température de surface d'autre part (Bony et al., in préparation). Ces résultats seront utilisés dans le cadre de l'analyse des simulations multi-modèles CMIP5 pour interpréter les ressemblances et les différences de projections régionales de la précipitation dans les Tropiques. Cela devrait nous permettre de mieux identifier la part robuste de ces projections d'une part, et de mieux cerner l'origine des incertitudes d'autre part. Soutien projets : Ces travaux ont été réalisés en partie dans le cadre du projet européen FP7 EUCLIPSE (EU Cloud Intercomparison, Process Studies and Evaluation, 2010-2014), du projet international CFMIP (Cloud Feedback Model Intercomparison Project) et du projet LEFE DEPHY (Développement des paramétrisations physiques). La thèse de F. Brient a été co-financée par le CNES et Météo-France. Références citées : Brient F and S Bony : Interpretation of the positive low-cloud feedback predicted by a climate model under global warming. Climate Dynamics, in revision (Sept 2011). Bodas-Salcedo, A., M. J. Webb, S. Bony, H. Chepfer, J.-L. Dufresne, S. A. Klein, Y. Zhang, R. Marchand, J. M. Haynes, R. Pincus, and V. O. John, 2011 : COSP: satellite simulation software for model assessment. Bull. Amer. Meteor. Soc., in press. Bony S, M. Webb, C. Bretherton, S. Klein, P. Siebesma, G. Tselioudis and M. Zhang, 2011 : CFMIP: Towards a better evaluation and understanding of clouds and cloud feedbacks in CMIP5 models. CLIVAR Exchanges, Special Issue on the WCRP Coupled Model Intercomparison Project – Phase 5 (CMIP5), pp 20-24, No. 56, Vol. 16, Issue No. 2, May 2011. Chepfer, H., S. Bony, D. Winker, G. Cesana, J. L. Dufresne, P. Minnis, C. J. Stubenrauch, and S. Zeng, 2010: The GCM-Oriented CALIPSO Cloud Product (CALIPSO-GOCCP), J. Geophys. Res., 115, D00H16, doi:10.1029/2009JD012251. Chepfer H, S Bony, D Winker, M Chiriaco, J-L Dufresne and G. Sèze, 2008: Use of CALIPSO lidar observations to evaluate the cloudiness simulated by a climate model. Geophys. Res. Lett., 35, L15704, doi:10.1029/2008GL034207. Dufresne et al., 2011 ….papier IPSL-CM5 Hourdin et al., 2011 ….papier nouvelle physique Jam A et al.: ….papier cld scheme Konsta, D et al: ….papier A-Train Meehl, G. A. and S. Bony, 2011 : Introduction to CMIP5. CLIVAR Exchanges, Special Issue on the WCRP Coupled Model Intercomparison Project – Phase 5 (CMIP5), pp 4-5, No. 56, Vol. 16, Issue No. 2, May 2011. Rio, C. and F. Hourdin, 2008, A thermal plume model for the convective boundary layer : Representation of cumulus clouds, J. Atmos. Sci. 65:407—425 Tobin I, S Bony and R Roca : Observational evidence for a systematic dependence of water vapor, surface fluxes and radiation on the degree of aggregation of deep convection, J. Climate, submitted (May 2011), in revision (Sept 2011). Wyant, M. C., R. Wood, C. S. Bretherton, C. R. Mechoso, J. Bacmeister, M. A. Balmaseda, B. Barrett, F. Codron, P. Earnshaw, J. Fast, C. Hannay, J. W. Kaiser, H. Kitagawa, S. A. Klein, M. Köhler, J. Manganello, H.-L. Pan, F. Sun, S. Wang, and Y. Wang, 2010: The PreVOCA experiment: modeling the lower troposphere in the Southeast Pacific. Atmos. Chem. Phys., 10, 4757-4774, doi:10.5194/acp-10-4757-2010. II-1-1-c Nuages hauts: R. Armante, M. Bonazzola, A. Chédin, H. Chepfer, C. Crevoisier, M. Haeffelin, B. Legras, V. Noël, N. Scott, G. Sèze, C. Stubenrauch II-1-2 Stratosphère II-1-2-a Mécanismes à l'origine du changement climatique dans la stratosphère: C. Claud, F. Codron, F. Lott II-1-2-b Impact de la stratosphère sur le climat de la troposphère: A. Chédin, C. Claud, F. Codron, B. Legras, F. Lott « Première détermination de profils verticaux de CO2 à partir de l’espace » Noms des rédacteurs: R. Armante, A. Chédin ------------------------------------------------------------------------------------------Résumé des principaux résultats obtenus (1/2 page) Nous avons obtenu, pour la première fois à partir des observations spatiales de l’instrument ACE-FTS, des profils verticaux de CO2 en moyenne mensuelle, par bande de latitude de 10°, couvrant la tranche d’altitude 5-25 km, entre 2004 et 2009, avec une précision relative de l’ordre de 2 ppm et une résolution verticale de l’ordre de 2 km. Ces résultats ont été confirmés par des comparaisons avec : (i) des mesures in situ par avion de la concentration du CO2 (campagnes CARIBIC, SPURT, CONTRAIL) et, (ii) des profils verticaux issus des modèles de transport atmosphérique FLEXPART et Carbon-Tracker/TM-5 utilisant les mesures du CO2 à la surface comme fonction source. Ce travail ouvre de nombreuses perspectives dont certaines sont en cours : établissement d’une base de données de profils verticaux en optimisant la résolution spatio-temporelle ; systématisation des comparaisons mesures-modèles et examen des limites de ces derniers (exemple de la circulation de Brewer-Dobson) ; association de mesures du CO2 au nadir (en particulier par GOSAT, OCO, ou Microcarb) et au limbe afin d’améliorer notre connaissance de la distribution du CO 2 dans la basse troposphère ; étude de phénomènes locaux tels que, par exemple, les hauteurs d’injection de CO2 par les feux de biomasse. ------------------------------------------------------------------------------------------Analyse du déroulement du travail réalisé (1/4 page) La modélisation du cycle du carbone et de son évolution ainsi que la prévision climatique à moyen terme reposent sur une bonne connaissance de la distribution tridimensionnelle du dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère et sur une modélisation précise des phénomènes de transport atmosphérique. Les propriétés du CO2 en font un excellent traceur atmosphérique. Ainsi, la caractérisation précise de sa distribution 3D a un double intérêt : augmenter la couverture globale des mesures de CO2 actuellement très limitée et améliorer notre connaissance du transport atmosphérique à grande échelle, notamment dans et entre la troposphère et la stratosphère. Grâce aux observations en visée au limbe par occultation solaire, dans l’infrarouge, de l’instrument spatial ACE-FTS (Atmospheric Chemistry Experiment-Fourier Transform Spectrometer, lancé en août 2003 à bord du satellite canadien SCISAT1), nous avons pu déterminer des profils verticaux de CO2. La visée en occultation solaire, contrairement à la visée au nadir (vers la surface), permet en effet de sonder la structure verticale de l’atmosphère avec une résolution proche de 2 km. L’instrument ACE-FTS couvre la gamme 7004400 cm-1 avec un très bon rapport signal sur bruit et une très haute résolution spectrale de 0.02 cm-1. L’originalité de ce travail est double. Elle réside d’une part dans utilisation, pour la première fois, de l’absorption due au continuum d’azote vers 4 µm pour déterminer les paramètres de visée (température, pression, hauteurs tangentes) de l’instrument ACE-FTS ; la grande précision requise pour cette étude nécessitait en effet de s’affranchir d’un biais existant sur ces paramètres, biais dû à l’utilisation de l’absorption du CO2 par les méthodes actuelles. Elle réside d’autre part dans la détermination, grâce à la haute résolution spectrale, de « micro-fenêtres » spécifiques de l’absorption du CO2. L’ensemble de ces travaux repose, pour la modélisation du transfert radiatif direct et inverse, sur le modèle 4A/OP-limbe développé et validé au LMD. - ce qui avait été prévu dans la prospective a été effectivement fait ------------------------------------------------------------------------------------------Figure : Séries temporelles de la concentration du CO2 à trois altitudes : 8-9 km, 10-12 km, 16-18 km, pour ACE-FTS (en rouge) et pour le modèle de transport Flexpart/Traczilla (en bleu). Résultats pour 50-60°N, pour la période 2004-2006. Coopération : M. Diallo et B. Legras, LMD. 8-9 km 16-18 km 10-12 km ------------------------------------------------------------------------------------------+ Liste des financements sur le sujet: - type de programme : coopération avec l’Université de Waterloo (Canada), B. Legras, M. Diallo - durée du projet - moyens obtenus : bourses de thèse, moyens de calcul/stockage données ------------------------------------------------------------------------------------------+ Nombre approximatif de publications relatives à cette section : 2 ACP, 1 thèse II-1-3 Surfaces continentales II-1-3-a Caractérisation des surfaces continentales: F. Aires, R. Armante, A. Chédin, C. Crevoisier, F. D’Andrea, J. Polcher Noms des rédacteurs: V. Capelle, A. Chédin, R. Armante, C. Crevoisier Résumé des principaux résultats obtenus (1/2 page) La méthode de calcul des émissivités et des températures de surface initialement développée pour l’analyse de 3 ans de données AQUA/AIRS entre 2003 et 2006 (Péquignot et al., 2008) a été réadaptée et appliquée aux quatre années de données IASI disponibles depuis Juillet 2007. Nous disposons maintenant d’une base de données mensuelle 1°x1° de 4 ans de température de surface et de spectre d’émissivité entre 3.7 et 14µm à la résolution de 0.05µm. Ces bases de données permettent l’établissement de climatologies de l’émissivité et de la température de surface ainsi que le suivi de ces variables dans le temps. Les principaux résultats obtenus sont déjà détaillés dans la partie III-3-2 « Emissivité de surface ». En résumé, le produit a été validé avec succès à l’aide de comparaisons avec des produits de l’ECMWF (pour la température de surface) ou de MODIS (émissivité et température de surface). Ces climatologies nous ont permis d’établir des séries temporelles d’émissivité et de les mettre en corrélation avec les propriétés des surfaces continentales comme la végétation ou l’humidité des sols. Enfin un récent développement de la méthode nous a permis d’obtenir un produit à l’échelle du spot IASI (12 km) x 1 jour, validé grâce à des vols avions a basse altitude (British Met. Office), ce qui ouvre des perspectives intéressantes pour un suivi plus précis de l’évolution des surfaces dans le temps et l’espace. Analyse du déroulement du travail réalisé (1/4 page) - ce qui avait été prévu dans la prospective et ce qui a été effectivement fait L’adaptation de la méthode développée initialement pour AIRS aux caractéristiques spectrales de IASI nous a permis d’améliorer nos bases de données existantes d’émissivité et de température de surface. - ce qui avait été prévu et qui n'a pas été fait. Pourquoi? -- par manque de moyens humains /financiers (i.e projet prévu mais pas retenu)? -- changement d'avis en cours de route et réalisation d'un autre travail? ---- si oui, le projet sera-t-il reconduit vers la prochaine prospective? Les climatologies disponibles n’ont pas encore été distribuées à la communauté, ce travail reste à faire prochainement. - ce qui n'était pas prévu mais qui a été fait. + insertion d'une figure 'significative'. Figure 1: Exemple d’émissivité calculée pour 3 longueurs d’onde (3.7, 8.3 et 12µm) et pour 4 mois de 2008 (janvier, avril, juillet et octobre. ------------------------------------------------------------------------------------------+ Liste des financements sur le sujet: - type de programme (ex. FP6, ANR, LEFE etc.) - durée du projet - moyens obtenus (instrumentation? moyens de calculs? bourses de thèse? post-doc?) - Contrat EUMETSAT (EUM/CO/10/4600000731/PS) (avril 2010-janvier 2011): Study on Infrared Land Surface Emissivity Retrieval. - TOSCA IASI-physique : 1 CDD ------------------------------------------------------------------------------------------+ Nombre approximatif de publications relatives à cette section, éventuellement qqs publies signifactives, illustratives ou importantes. Il y aura ensuite un recensement complet des publies. V. Capelle, A. Chédin, E. Péquignot, P. Schlüssel, S. M. Newman, N. A. Scott, Infrared continental surface emissivity spectra and skin temperature retrieved from IASI observations over the tropics, in revision, JAMC, 2011 Péquignot E.,Chédin A., Scott N.A. Infrared continental surface emissivity spectra retrieved from AIRS hyperspectral sensor. J. Appl. Meteor. Climatol., 47, 1619-1633 (2008) II-1-3-a2: interaction entre la surface du sol et le climat, Noms des rédacteurs: Fabio D’Andrea ------------------------------------------------------------------------------------------Résumé des principaux résultats obtenus (1/2 page) Les travaux on porté surtout sur l’interaction entre la surface du sol et le climat, avec une attention particulière aux phénomènes extrêmes (canicules, sécheresses). 1) On a montré comme les sécheresses dans la région méditerranéenne en hiver-printemps sont des prédicteurs des canicules d’été en Europe continentale. 2) On a aussi validé la performance du modèle ORCHIDEE forcé par un modèle régionale. 3) Nous travaillons en ce moment à la formulation bulk théorique pour étudier les processus physiques de toute la colonne atmosphérique allant de la couche limite jusqu’à la convection profonde. Cette formulation est nécessaire à la compréhension mécanistique de l’interaction avec la surface continentale. L’effet des grandes échelles est aussi considéré. Des premiers résultats très significatifs ont été obtenus sur le couplage PBL-convection peu profonde. ------------------------------------------------------------------------------------------Analyse du déroulement du travail réalisé (1/4 page) Nous sommes allé bien au delà de ce qui avait été prévu. On a commencé avec des modèles théoriques du système couplé surface-PBL, et on est arrivé à utiliser le modèle ORCHIDEE. L’approche théorique a donné lieu à des applications diverses, comme dans le domaine de l’écologie végétale. Une partie des résultats ont une portée sur le point II-1-3-b (variabilité hydrologique) ------------------------------------------------------------------------------------------+ insertion d'une figure 'significative'. ------------------------------------------------------------------------------------------+ Liste des financements sur le sujet: - type de programme (ex. FP6, ANR, LEFE etc.) - durée du projet - moyens obtenus (instrumentation? moyens de calculs? bourses de thèse? post-doc?) ANR blanc « Champion », terminé 2009. 2 ans postdoc + divers 1 an de postdoc de l’ENS (terminé 2011) 1 financement sur programme bilatérale Univ Columbia- Polytechnique (missions) 1 financement sur programme bilatérale France-Italie (missions) ------------------------------------------------------------------------------------------+ Nombre approximatif de publications relatives à cette section, éventuellement qqs publies signifactives, illustratives ou importantes. Il y aura ensuite un recensement complet des publies. 8 articles (dont 4 soumis) Variabilité du cycle hydrologique: K. Laval, J. Polcher II-1-3 Surfaces continentales - Emission de CO2 par les feux de biomasse Noms des rédacteurs : A. Chédin, C. Crevoisier, F. Hourdin, N. Scott, S. Turquety ------------------------------------------------------------------------------------------Résumé des principaux résultats obtenus (1/2 page) Les feux de végétation (agricoles, déforestation) émettent des quantités de gaz trace (CO2, CO, CH4) et d’aérosols comparables à celles qui sont produites par la combustion des fiouls fossiles. Cependant, ces émissions par les feux restent peu connues et leur relation avec le climat est encore largement incertaine. Ceci est particulièrement vrai dans la région tropicale, qui est pourtant le lieu d’origine de la majorité de la variation interannuelle du taux de croissance du CO2 atmosphérique, et qui influence durablement les régions extratropicales. Le cycle diurne du CO2 troposphérique estimé dans les tropiques à partir de TOVS a été relié aux émissions de CO2 par les feux de biomasse (combinaison du cycle diurne des feux et de la convection rapide du CO2 émis par les feux) [Chédin et al., 2005, 2008]. L’un des objectifs du projet ANR TropFire (2011-2014) qui regroupe différentes équipes du LMD et du LSCE, est de reconstruire plus de deux décennies d’émissions de CO2 par les feux de biomasse à l’aide des observations des sondeurs TOVS et IASI, et de leur relation avec le climat. Pour l’instant, quatre années d’observation TOVS ont été interprétées et l’adaptation de la chaine de traitement, incluant l’ensemble des mises à jour effectuées ces dernières années (4AOP, GEISA09, masque nuageux, biais radiatifs), est en cours. En parallèle, les observations de IASI ont confirmé l’existence du cycle diurne du CO2 du aux feux. Dans le cadre de la thèse de Thibaud Thonat, elles ont également permis de mettre en évidence un cycle diurne du CO [Thonat et al., en prep.], mais de signe opposé. Cette différence de signe entre les deux gaz pourrait être due aux différentes phases de combustion (forte vs. lente) qui interviennent plutôt le jour (vs. la nuit). De plus, l’exploitation des données AIRS pour estimer le CO a permis de renforcer la description du cycle diurne des émissions de CO dues aux feux. L’étude conjointe de CO2 et CO a enfin permis de mettre en évidence la forte augmentation des émissions de gaz par les feux de biomasse en Amazonie suite à la forte sècheresse qu’a connu la région en 2010 (figure) et d’établir un premier lien entre facteurs climatiques et feux de biomasse. ------------------------------------------------------------------------------------------Analyse du déroulement du travail réalisé (1/4 page) - ce qui avait été prévu dans la prospective et ce qui a été effectivemment fait Les études prévues sont en cours de réalisation dans le cadre du projet ANR TropFire : interprétation des observations TOVS en termes de cycle diurne du CO2 troposphérique lié aux feux ; analyse du potentiel de IASI pour l’observation simultanée des gaz traces ; évaluation des facteurs climatiques contrôlant les feux de biomasse et leur évolution. Après un démarrage tardif (délai dans la mise en place des fonds et recherche longue d’un post-doc), le projet progresse de manière satisfaisante. - ce qui avait été prévu et qui n'a pas été fait. Pourquoi? L’étude du transport vertical des émissions à l’aide du nouveau modèle de pyro-convection développé pour LMDz [Rio et al., 2010] et récemment inclus dans CHIMERE, prévue pour la 2e année du projet ANR, va débuter en début d’année, dans le cadre d’une collaboration ABC(t)-MGCC-INTRO. L’étude de scénarios climatiques à l’aide du modèle de l’écosystème Orchidée pour lequel nous développerons un nouveau modèle de feu est l’un des objectifs finaux du projet TropFire. Elle sera donc abordée dans les deux prochaines années en collaboration avec le LSCE. - ce qui n'était pas prévu mais qui a été fait L’utilisation des observations IASI et AIRS afin d’estimer quatre fois par jour la distribution du CO et les émissions par les feux associées n’était pas prévue mais à été nécessaire afin de mieux caractériser les émissions par les feux et fournir un complément aux observations de CO2. ------------------------------------------------------------------------------------------+ insertion d'une figure 'significative'. Figure – Evolution des feux de biomasse et des émissions de CO2 et CO en Amazonie pour la saison des feux (Juillet-Novembre) de 2008 à 2010. Gauche : moyenne du signal diurne de CO2 (ppmv) estimé à partir de IASI, Milieu : Nombre total de feux détectés par MODIS. Droite : moyenne du contenu en CO (ppbv) estimé à partir de IASI. ------------------------------------------------------------------------------------------+ Liste des financements sur le sujet: - type de programme (ex. FP6, ANR, LEFE etc.) Projet ANR Blanc TropFire (2011-2014). Projets Européens intégrés MACC (2009-2011) et MACC-II (2011-2014). Projet récurrent CNES TOSCA-IASI-Chimie. - moyens obtenus (instrumentation? moyens de calculs? bourses de thèse? post-doc?) Bourse de thèse CNES/CNRS de T. Thonat (2009-2012) Post-doc MACC de D. Nobileau (2008-2011). Post-doc ANR de N. Meilhac (2011-) ------------------------------------------------------------------------------------------+ Nombre approximatif de publications relatives à cette section, éventuellement qqs publies signifactives, illustratives ou importantes. Il y aura ensuite un recensement complet des publies. Chédin A., Scott N. A., Armante R., Pierangelo C., Crevoisier C., Fossé O. and Ciais P., A quantitative link between CO2 emissions from tropical vegetation fires and the daily tropospheric excess (DTE) of CO2 seen by NOAA-10 (1987-1991), J. Geophys. Res., D05302, 2008. Crevoisier C., Chédin A., Matsueda H., Machida T., Armante R. and Scott N. A., First year of upper tropospheric integrated content of CO2 from IASI hyperspectral infrared observations, Atmos. Chem. Phys., 9, 4797-4810, 2009. Rio C., Hourdin F. and Chédin A., Numerical simulation of tropospheric injection of biomass burning products by pyro-thermal plumes, Atmos. Chem. Phys, 10, 3463–3478, 2010.
