restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

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Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge V. Capelle 1 , A. Chédin 1 , M. Siméon 1 , C. Tsamalis 1 , C. Pierangelo 2 , M. Pondrom 1 , R. Armante 1 , C. Crevoisier 1 , L. Crépeau 1 , N. A. Scott 1 ,M. Ben Sassi 1 1 LMD / IPSL, Ecole Polytechnique, Palaiseau, France 2 CNES, Toulouse, France

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Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge. V. Capelle 1 , A. Chédin 1 , M. Siméon 1 , C. Tsamalis 1 , C. Pierangelo 2 , M. Pondrom 1 , R. Armante 1 , C. Crevoisier 1 , L. Crépeau 1 , N. A. Scott 1 ,M. Ben Sassi 1 - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs

infrarougeV. Capelle1, A. Chédin1, M. Siméon1,

C. Tsamalis1, C. Pierangelo2, M. Pondrom1, R. Armante1, C. Crevoisier1, L. Crépeau1, N. A. Scott1,M. Ben Sassi1

1LMD / IPSL, Ecole Polytechnique, Palaiseau, France 2CNES, Toulouse, France

Page 2: Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

Objectif: - restituer les propriétés optiques des aérosols de poussières - étudier leur interaction avec le système climatique - mieux contraindre le bilan radiatif terrestre dans l’infrarouge

Apport des observations satellite: observation quotidienne, globale et continue à haute résolution spatiale accès à de longues séries temporelles

Apport de l’infrarouge : Observations disponibles de jour et de nuit, sur les océans et les continents possibilité d’accéder à l’altitude moyenne des aérosols et à la taille des particules. 10 μm : détection essentiellement du mode grossier (coarse) des aérosols de poussières

Télédétection dans l’infrarouge (IR)

MetOp/IASI

A-Train

PARASOL

CALIPSO Aqua/AIRS

=> 10 ans de données à partir de sondeurs hyperspectraux infrarouge (AIRS, IASI)

Page 3: Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

Méthodologie

Paramètres d’entrée:Code couplé

4A-OP/DISORTOPAC

1) Calcul off-line: Construction des Look Up Tables (LUT) en température de brillance

2) Inversion:Obs satellite

(hors nuages): AIRS,, IASI

Etablissement de séries temporelles• Avec AIRS depuis 2003• Avec IASI depuis 2007

Les climatologies et résultats mensuels sont disponibles sur http://ara.abct.lmd.polytechnique.fr/

Pierangelo et al. 2004, ACP; Pierangelo et al. 2005, GRL; Peyridieu et al. 2010, ACP; Peyridieu et al. 2013, ACP; Capelle et al. 2013, ACPD.

http://www.pole-ether.fr/etherTypo/?id=1292&L=0; http://ara.abct.lmd.polytechnique.fr/4aop.noveltis.com/

Calculs effectués sur de grands centres de calculs: IDRIS, ECMWF, climserv

situation Atmosphérique (T, H2O, etc..)

Propriétés des aérosols:• épaisseur optique à 10μm• altitude moyenne• rayon effectif

LUT atmosphères

LUT aérosols

LUT atmosphères

LUT aérosols

Page 4: Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

Epaisseur optique (coarse-mode) à 10µm

Climatologie mensuelle sur les 6 ans de données IASI (2007-2013) sur les tropiques

=> Mise en évidence du transport des poussières vers l’ouest.

Jan.

Feb.

Mar.

Apr.

May.

Jun.

Jul.

Aug.

Sep.

Oct.

Nov.

Dec.

Page 5: Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

Altitude moyenne

Climatologie mensuelle sur les 6 ans de données IASI (2007-2013) sur les tropiques

Résultats actuels sur mer. Travail sur terre en cours

Jan.

Feb.

Mar.

Apr.

May.

Jun.

Jul.

Aug.

Sep.

Oct.

Nov.

Dec.

Page 6: Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

Séries temporelles AOD/Comparaisons AERONET : sur mer

Solar Village

Capo Verde

Tenerife (ST) Karachi

Ragged Point

La Pargueraf=0.60

f=0.54

f=1.34

f=0.65

f=0.58

f=0.57

Comparaisons Visible/IR non triviales car métrique différente qui dépend: - de la distribution de taille - du rayon effectif - de l’indice de réfraction

Comparaisons faites en appliquant un coefficient à AERONET (par site)

ratio moyen IR/VIS: 0.6±0.17

Correlation: 0.88 pour 713 items

Page 7: Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

Séries temporelles AOD/Comparaisons AERONET : sur terre

Zouerate-Fennec

f=0.71

Dakar f=0.43

Tamanrasset f=1.21

Banizoumbouf=0.77

f=0.52Solar Village

f=0.37Karachi

Sur terre nécessité de prendre en compte les propriétés de surface (Ts, emissivités) elles-mêmes fortement impactées par les aérosols (Capelle et al., JAMC, 2012)

ratio moyen IR/VIS: 0.55

Correlation: 0.74 pour 582 items

Page 8: Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

Séries temporelles altitude moyenne/Comparaisons CALIOP (sur mer)

Dakar Solar Village

Dhadnah Capo Verde

Karachi Pune

Sur mer: Difference moyenne IASI/CALIOP de ~450m

correlation de 0.78 pour 925 items

Résultats satisfaisants compte tenu de :définition ≠ des deux altitudesrésolutions ≠ spatiale et temporellesensibilité de IASI plus faible à l’altitude qu’à l’ AOD

Sur les continents (desert): travail en cours.

Page 9: Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

Résultats à l’échelle journalière:Quelques exemples à Dakar

Limite des valeurs de la LUT

Résultats satisfaisants. Pb. avec les très forts événements car valeur maximale des LUT atteinte (en cours d’extension) Pb. à gérer : la forte variation du nombre de points d’un jour à l’autre/filtrage du bruit => en cours

7 juillet 2009

Détection aerosol/nuage

AOD

Altitude

IASIAERONET CMo * 0.55

Avril 2009 Juin 2009

Juillet 2009 Mars 2010

Page 10: Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

Extension aux situations extra-tropicales

Aerosol detection:

Aerosol retrieval:=> IASI 10µm CMo AOD compared with AERONET 870nm total AOD at “Forth-Crete"

(Israelevich et al., JGR, 2012)

MODIS 550nm total AOD IASI aerosol cover Day 1 - 10 Day 1 - 10

Day 11 - 20 Day 11 - 20

Day 21 - 30 Day 21 - 30

Exemple: cas de avril 2008 sur la Méditerrannée

élimination des scènes nuageuses identification des scènes « aérosol » calcul des LUT pour les atmosphères extra-tropicales Validation de la méthode aux mid-latitude => en cours

Page 11: Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

AIRS+IASI: 10 ans de séries temporelles

AOD à 10 µm Altitude moyenne (m)

=>Transition en 2007/2008: les AOD deviennent plus faibles et les altitudes plus hautes lors de la saison des aérosols (été)

Correlation avec l’indice de végétation (NDVI) sur Cap Vert

MODIS NDVI

IASIAIRS

Page 12: Restitution des aérosols de poussière à partir des sondeurs infrarouge

Perspectives

6 ans de données IASI/Metop-A + 10 ans de AIRS. IASI/Metop-B en cours. A terme: 20 ans de IASI (2007-2027) +30 ans de IASI-NG.

Comparaisons avec le visible satisfaisantes sur les restitutions mensuelles (mais difficulté de quantifier les différences à cause de la métrique différente)

Amélioration des restitutions journalières => va permettre, entre autre, de progresser dans les comparaisons IR/Vis

Démarrage prochain des comparaisons avec les modèles (ECMWF ou autres) + d’autres approches dans l’IR (ESA-CCI)

participation aux projets MACC-II, MACC-III, Copernicus (?), ESA-CCI