Workshop EECLAT – 22 Janvier 2012 – Besse (solene.turquety@lmd.polytechnique.fr)

Evaluation de la description des aérosols dans le CTM CHIMERE

Contributeurs: Solène Turquety, Laurent Menut, Hélène Chepfer, Stavros Stromatas (Thèse CNES/ADEME),

Grégory CesanaGéraldine Réa (Thèse KIC/UPMC), Yonseob Kim

(CDD CNES)Objectifs généraux: • Evaluer les émissions régionales – en particulier pour les événements intenses (feux, dusts) • Processus de transport et paramétrisations • Variabilité spatio-temporelle de l’impact des sources (qualité de l’air en particulier)

Région d’étude: Europe-Méditerranée (principalement)

Analyses basées sur des comparaisons entre: • simulations du modèle de chimie-transport CHIMERE • observations surface (PM AIRBASE, AERONET) • observations satellitaires: • MODIS, PARASOL • CALIOP

Nécessite le développement d’un outil de comparaison modèle .vs. observations

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Evaluation de la description des aérosols dans le CTM CHIMERE

Présentations relatives au projet LMD/aérosols:

1. Contribution relative des feux: utilisation des observations A-Train pour évaluer la qualité des simulations CHIMERE (S. Stromatas)• Méthodologie de comparaison modèle .vs. Observations: outil OPTSIM • Analyse du cas de l’été 2007

2. Importance de la pyroconvection en Europe et Méditerranée (G. Réa)

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Méthodologie: comparaisons modèle .vs. observations

 S. Stromatas et al. (Geosc. Mod. Dev., 2012)

Simulation aérosols CHIMERE:• 8 classes de tailles (0.039, 0.078, 0.156, 0.312, 0.625, 1.25, 2.5, 5, 10 μm)• Sulfates, nitrates, ammonium, organic aerosols and sea-salt (see Bessagnet et al. (2010) for details)• Gas-particle partitioning of the ensemble Sulfate/Nitrate/Ammonium: ISORROPIA code• Dust

Simu Euro-Med: • 18 niveaux (jusqu’à 200hPa) • Météo WRF • Emissions: EMEP (anthr.), MEGAN (biog), APIFLAME (feux), dust

Post-processing: propriétés optiques

Simulation du signal lidar pour une comparaison directe aux L1 CALIOP

Note: généralisation de l’approche de Hodzic et al. (2004, lidar sol), Vuolo et al. (2009, analyse climato dusts)

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Exemple: transport de poussières désertiques

• R2 = 58%, Bias = −0.25, RSME = 0.28 for AOD (500nm) • AOD is underestimated by the model • Very good agreement for the lower values of Angstr om Exp. (→ dust) ̈

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Exemple: transport de poussières désertiques

Scattering Ratio : 9 July 2007 (night)

Example of profile:Contributions in CHIMERE:

CHIMERE vs CALIOPUsing OPTSIM

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Analyse de l’impact des feux: projet APIFLAME(www.lmd.polytechnique.fr/apiflame)

• Projet 2010-2013, financé par programme national PRIMEQUAL – APR Longue distance• Collab. LMD (PI S. Turquety), INERIS, CEREA, LA, LOA, LATMOS, LSCE

Emissions? Altitude d’injection?

Evolution chimique? Production d’ozone? Impact à longue distance? Prévisibilité?

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Approche générale

€

E i = A f × FL f × EFi, ffueltype( f )∑

Model

Database

Observations

Emiss. parameter

ORCHIDEECarbone, hydro & veg

Emission factor

MODIS 500x500mArea burned (MCD45)

USGS landuse

Burnt area

Biomass densityx x

Burning efficiencyx

EmissionsModel species

Model grid

Estimation des émissions pour toutes les espèces gazeuses et particulaires pour lesquelles on dispose de facteurs d’émission.

En cours d’intégration dans ECAD à 25 km de résolution

Inventaire d’émission APIFLAME

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Cas d’étude de l’été 2007: CHIMERE vs obs. sol

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Cas d’étude de l’été 2007: CHIMERE vs PARASOL/MODIS

PARASOL AOD mode fin @ 865nm MODIS AOD @ 550nm

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Analyse du transport à longue distance: CHIMERE vs CALIOP

CALIOP

CHIMEREPanaches de feux observé 3 fois• Principales signatures simulées • Sous estimation de R’ • Panache semble trop étendu / transporté trop haut

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Analyse du transport à longue distance: CHIMERE vs CALIOP

Comparaison proche des sources: • Emissions sous-estimées • Revoir altitude d’injection

• Contributions des dusts relativement importante

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Analyse du transport à longue distance: CHIMERE vs CALIOP

Comparaison loin des sources: • Emissions sous-estimées • Revoir altitude d’injection

• Variabilité des émissions et de l’altitude?

• Erreur de transport?

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Bilan et perspectives

Done: Développement de l’outil de comparaison OPTSIM

Ongoing: Analyse du budget des aérosols en Euro-Méditerranée; exploitation des observations A-Train (S. Stromatas)

Evolution des propriétés aérosols dans les panaches de feux (différents événements) et évaluation des émissions

Influence de l’impact radiatif sur la photochimie – information apportée par l’analyse couplée d’observations satellitaires gaz traces / aérosols

Starting: Caractérisation des aérosols à partir des observations CALIOP L1.5 (CDD Y. Kim)

Contrainte sur les PM de surface à partir des observations satellitaires (A-Train, MSG/SEVIRI) (Thèse G. Réa)

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Color Ratio : 9 July 2007 (night)

Exemple: transport de poussières désertiques