Compte-rendu de l`atelier de travail Climat-chimie

Compte-rendu de l’atelier de travail Climat-chimie-aérosols-qualité de l'air
(Jussieu, 31 mai 2016)
Participants : Nathalie Poisson, Bastien Sauvage, Pierre Nabat, Cathy Clerbaux, Béatrice Josse,
Nadège Blond, Isabelle Coll, Augustin Colette, Daniel Cariolle, Yves Balkanski, Slimane Bekki, Rémi
Thieblemont, Gilles Foret, Samuel Rémy, Gaëlle Dufour, Karine Sartelet, Vincent Lemaire, Pascale
Ebner, Etienne Terrenoire, Renaud Bodichon (en remplacement de Irène Xueref-Remy), Didier
Hauglustaine (organisateur), Virginie Marécal (organisatrice).
N.B. : Un certain nombre de personnes inscrites n’ont pu participer à l’atelier en raison de problèmes
sur le RER B.
L’atelier avait pour objectif de réunir la communauté française sur les thèmes (1) Impact du climat
sur la qualité de l'air à toutes les échelles (du global à l'urbain) et (2) Modélisation couplée climatchimie-aérosols aux échelles globales (incluant AerChemMIP, CCMI, …) et régionales. Cet atelier a
consisté en des présentations et des discussions, principalement sur les aspects modélisation mais
aussi sur les observations et l’assimilation de données en support aux deux thèmes. Le programme
de la journée est donné en annexe. Les grandes lignes des discussions sont résumées ci-après.
Impact du changement climatique sur la qualité de l’air à toutes les échelles
La descente d’échelle du global au régional, jusqu’à l’urbain, est sortie comme une problématique
sur laquelle il est nécessaire de travailler car c’est une source d’incertitude importante dans les deux
sens. En effet, il faut bien conditionner les conditions aux limites quand on va d’une échelle plus
grande à une plus petite. En retour, les informations issues des simulations détaillées qui peuvent
être faites à fine échelle doivent pouvoir être utilisées pour améliorer la plus grande échelle. Cela
pose le problème des échanges aux bords des domaines qui doivent être aussi réalistes que possible,
la QA étant sensible aux processus d’import-export (exemples connus : l’apport d’ozone de
l’Atlantique sur l’Europe ou le transport à longue distance des aérosols anthropiques d’Asie). Autour
de la problématique de la descente d’échelle, il y a aussi le besoin de mettre en cohérence des
scénarios d’émissions de polluants à courte durée de vie mais aussi des gaz à effet de serre entre les
différents modèles imbriqués (par exemple, dans le projet européen IMPACT2C, le RCP4.5 a été
utilisé pour des simulations globales et les émissions ECLIPSE pour les simulations régionales). Aussi
la question du rôle des conditions de fond pour les études à l’échelle urbaine a été posée. Les
participants sur ce thème se sont mis d’accord pour faire une réunion ultérieure sur la problématique
de la descente d’échelle, réunion aussi ouverte à d’autres personnes de la communauté qui le
souhaiteraient. Cette thématique concernera également le lien avec la modélisation à l’échelle
urbaine pour laquelle la descente d’échelle est également un point essentiel tant du point de vue de
la dynamique que du point de vue de la chimie. Virginie Marécal se chargera d’organiser cette
réunion.
A l’échelle du global, la validation des polluants près de la surface reste un challenge en raison de la
taille typique des mailles ; les mesures des stations de qualité de l’air sont pour la plupart
représentative d’une résolution plus fine et les mesures satellite sont encore pas assez sensibles près
de la surface même si de plus en plus d’algorithmes sont actuellement développés pour caractériser
la pollution dans la couche limite (comme montré dans les présentations). L’utilisation de nouvelles
données satellite ou aéroportées restent un point fort qu’il s’agira de développer en synergie avec les
équipes françaises en charge de ces mesures.
Modélisation couplée climat-chimie-aérosols aux échelles globales et régionales
Au cours des prochains mois (années), un effort important en modélisation globale concernera la
participation aux exercices d’intercomparaison organisés dans le cadre de AerChemMIP (CMIP6) et
CCMI. Cette activité concernera à la fois la chimie de la troposphère et des aérosols dans les modèles
couplés chimie-climat-aérosols mais également la chimie de la stratosphère et de la troposphère
dans les différents modèles français. Ce travail amènera les différents intervenants à collaborer à
l’échelle nationale dans le cadre, par exemple, du projet MISSTERRE. La participation à ces exercices
montre également la nécessité de renforcer la collaboration entre la modélisation de la chimie dans
la troposphère et dans la stratosphère dans les différents modèles et d’évoluer vers une
modélisation des interactions chimie-climat dans les différents réservoirs atmosphériques. Ces
travaux fournissent également les conditions aux limites cohérentes et leur évolution temporelle
pour les travaux qui pourront être menés ensuite aux échelles régionales.
Les échanges de constituants chimiques entre la surface et l’atmosphère sont également un aspect
des recherches mis en avant par les intervenants. Il s’agit en particulier de mieux représenter les
émissions biogéniques de composés organiques volatils mais également le dépôt à la surface de
constituants clé tels que l’ozone et les espèces azotées. Ces travaux permettront une meilleure
représentation d’une rétroaction importante impliquant la chimie, la biosphère et le climat et
ouvrent la porte à des études d’impact de l’ozone sur la végétation. Des travaux similaires pourraient
être entrepris dans les différents modèles de végétation utilisés à l’échelle globale, en lien avec les
activités aux échelles plus régionales/locales.
L’importance de mieux prendre en compte les aérosols dans les modèles globaux et régionaux, et
tout particulièrement les aérosols organiques secondaires a également été mise en avant durant les
présentations. Sur cet aspect des recherches, une collaboration reste nécessaire afin de proposer des
mécanismes réduits utilisables dans les modèles de plus grande échelle. Cette activité n’est pas sans
lien avec l’étude des interactions atmosphère-biosphère évoquée ci-dessus.
Liens avec d’autres ateliers
La présentation de Daniel Cariolle sur le thème 2 a lancé la discussion sur la mutualisation et
l’optimisation des codes de chimie dans les modèles de climat, qui peut se généraliser à d’autres
types de modèle de chimie. La question soulevée a un lien direct avec l’atelier de modélisation 3D
chimie-transport organisé par Laurent Menut et Maud Leriche. En raison des problèmes de transport
en commun, Laurent Menut n’a pas pu assister à l’atelier mais il a été convenu que Maud Leriche et
Laurent Menut seraient mis au courant des discussions.
Au travers des présentations, il a été évoqué à plusieurs reprises les incertitudes des émissions
biogéniques et naturelles dans le futur qui peuvent avoir un rôle important sur le bilan chimique de
l’atmosphère. Cette problématique a un lien avec l’atelier sur la biosphère et des activités communes
pourraient également être envisagées.
La suite
Un tour de table en fin de réunion a montré que les participants à l’atelier ont trouvé les échanges de
la journée utiles. Ils ont émis le souhait de refaire ce genre d’atelier régulièrement. Une possibilité
qui a été mentionnée serait de se réunir à Toulouse au printemps 2017 en marge du prochain atelier
CCM-I qui se déroulera au centre de conférence de la Météopole.
ANNEXE
Atelier de travail Climat-chimie-aérosols-qualité de l'air
Mardi 31 mai 2016
Salle Darcy au laboratoire METIS tour 46/56 3éme étage
9h30-10h : accueil/café
10h-10h15 : Présentation générale de la journée et des 3 thèmes, D. Hauglustaine (LSCE) et V.
Marécal (CNRM)
Session sur le thème 1 « Impact du climat sur la qualité de l'air à toutes les échelles (du
global à l'urbain) »
10h15-11h45 : Présentations sur le thème 1 (~15 minutes questions comprises)
Bilan des travaux sur l’impact du changement climatique sur la qualité de l’air avec MOCAGE, B. Josse
(CNRM)
Impact du changement climatique et des politiques d'atténuation sur la qualité de l'air en Europe, A.
Colette (INERIS)
Could a 3°C global warming reduce the benefit of European emission reductions on air quality?, G.
Foret (LISA)
Qualité de l’air dans les villes futures. I. Coll (LISA)
Développement du modèle de canopée urbaine CIM, N. Blond (LIVE)
11h45-12h15 : discussion générale et éventuellement propositions de coordinations sur le thème 1
12h15-13h15 : Déjeuner
Thème 2 : « Modélisation couplée climat-chimie-aérosols aux échelles globales (incluant
AerChemMIP, CCMI, …) et régionales »
13h15-14h45 : Présentations sur le thème 2 (~15 minutes questions comprises)
Plans de l’IPSL afin d’avoir les aérosols interactifs dans le Modèle de Sytème-Terre, Y. Balkanski
(LSCE)
Etude des interactions climat-aérosols-chimie à l'aide des modèles de climat global et régional du
CNRM, P. Nabat (CNRM)
Modélisation couplée ozone stratosphérique-climat dans le cadre des activités CCMI (ChemistryClimate Modelling Initiative), S. Bekki (LATMOS)
Projets de simulations couplées climat-aérosols-chimie troposphérique pour CMIP6, D.
Hauglustaine (LSCE)
Modélisation des aérosols et de la chimie dans le cadre de Copernicus, S. Rémy (LMD)
Modélisation de l'état de mélange des particules: impact sur les concentrations et les propriétés, K.
Sartelet (CEREA)
14h45-15h15 : discussion générale et éventuellement propositions de coordinations sur le thème 2
15h15-15h30 : Pause café
Thème 3 : « Observations et assimilation de données en support aux thèmes 1 et 2 »
15h30-16h45 : Présentations sur le thème 3 (~15 minutes questions comprises)
MOZAIC-IAGOS : 20 ans de mesures in-situ dans la troposphère et l'UTLS, B. Sauvage (LA)
Vers une meilleure description de la distribution 3D de l’ozone troposphérique et des aérosols
grossiers par les sondeurs spatiaux, G. Dufour (LISA)
Observations IASI et modélisation globale/régionale, C. Clerbaux (LATMOS)
Apport de l’assimilation de données pour la problématique chimie-climat, D. Cariolle (CERFACS)
Présentation de la plateforme OCAPI, I. Xueref-Rémy (LSCE)
16h45- 17h30 : discussion générale et synthèse
17h30 : clôture de l’atelier