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PÔLE PRO ME TEE ( PRO cessus de M oyenne E chelle : T ransfert d’ E nergie et d’ E au) Etude des processus de méso-échelle impliqués dans les différents compartiments du cycle de l’eau et des interactions
E N D
PÔLE PROMETEE (PROcessus de Moyenne Echelle : Transfert d’Energie et d’Eau) Etude des processus de méso-échelle impliqués dans les différents compartiments du cycle de l’eau et des interactions (couche hydrologique et hydrogéologique, couche limite océanique et atmosphérique, surface océanique et continentale, troposphère libre, stratosphère, nuages précipitants et non précipitants, aérosols)
1. Rappels sur le Pôle • Ce Pôle a pour vocation : - fédérer les travaux menés à l’IPSL sur le cycle de l’eau dans le cadre de groupes de travail interdisciplinaires et intercommunautaires, • permettre une visibilité nationale et internationale des travaux menés à l’IPSL sur les différentes composantes du cycle de l’eau à méso-échelle, • Ce Pôle est structuré autour d’objectifs scientifiques (pas méthodologiques) et s’est construit autour de chercheurs IPSL ayant une forte volonté de collaborer. • Ce Pôle s’appuie ou interagit sur/avec des structures déjà existantes au sein de l’IPSL comme le Pôle Modélisation, Centre d’Expertise ICARE de l’IPSL (i.e. le CexII), Centre de données, SIRTA, SAMA... • Ce Pôle doit s’élargir à des collaborations avec des chercheurs hors IPSL intéressés, notamment au travers des GdT.
2. Actions réalisées - Réunion de Branville (Mars 2002) - Journées scientifiques AMMA - Enquête thématique IPSL (activités expérimentales et de modélisation complémentaires à celles de la modélisation du climat, fin 2003) - Rencontre IPSL-CNRM, IPSL-SISYPHE (9 Janvier 04, 4 février 04 - Réunions de Groupes de réflexion IPSL (31mars, 22 avril, 04 Juin…) - Réunion des responsables de groupe (Colloque, mode de fonctionnement, séminaire ..) 5 Octobre - Présentation Conseil de l’OSU 11 Octobre - Conseil scientifique IPSL 5 Novembre - Finalisation du document « Proposition de création… » - Diffusion à l’ensemble de la communauté IPSL pour discussion Début Décembre - Réunions de travail du comité d’organisation et des groupes scientifiques (Hydrologie 21 Octobre, OA 1 Décembre, Assimilation 6 Décembre, etc…) - Réunions des responsables de groupes 2 Décembre, 18 Janvier, etc.. - Colloque 24-25 Janvier 05 - CE IPSL 21 Février 05 - CS IPSL 8 Mars 05 - CS du Pôle PROMETEE 22 avril 05 - Premier séminaire du Pôle 20 mai 05 - CS IPSL 27 Juin 05 - Réunions des responsables de groupes(23 Mai 05, 15 Septembre 05, 17 Novembre 05, 23 Novembre 05, 19 janvier 06, 24 Janvier 06) • CS PROMETEE 9 Mars 06 • CD IPSL 9 Mars 06
CS POLE GdT-VAP GdT-DAVEN GdT-UTLS Modélisation et Assimilation à mésoéchelle (GdT-ASME) (GdT-MOD) GdT-IOA GdT-HBV GdT-MED 3. Organisation Vapeur d’eau (GdT-VAP) Hydrologie de Bassin Versant (GdT-HBV) Interactions dynamique-aérosols-vapeur d’eau-nuages (GdT-DAVEN) Interactions Océan - Atmosphère (GdT-IOA) Cycle de l’eau dans l’UT/LS (GdT-UTLS) Cycle hydrologique du bassin méditerranéen (GdT-MED) Assimilation à méso-échelle (GdT-ASME)/ Modélisation à méso-échelle(GdT-MOD)
- Permanents actuellement impliqués: une dizaine de chercheurs par groupe soit au total 55 à 60 permanents. - CS Pôle: responsables de GdT + un représentant du Pôle modélisation +experts hors IPSL - Responsable PROMETEE: Y. Lemaître (CETP) - Secrétaire: P. Maugis (LSCE) - Responsables GdT: S. Bekki(SA), D. Bourras (CETP) C. Flamant(SA), L. Li (LMD)/P. Drobinski(LMD) , et P. Maugis (LSCE), O. Talagrand (LMD)+Y. Lemaître(CETP), O. Bock (SA) - Partenaires actuels: CETP, LMD, LOCEAN, LSCE, SA, CEMAGREF, INRA, SISYPHE, LOA
4. Mode de fonctionnement du Pôle • Réunion annuelle du Pôle sous forme d’un colloque (1 à 2 jours, Avril) • Réunions du CS deux fois par an (Mars, Septembre) • Réunions GdT quatre fois par an. • Séminaires avec diffusion large IPSL (calendrier en cours de constitution)
5. Actions en cours • Hydrologie de Bassin Versant (GdT-HBV) Impact des mesures satellitaires d’humidité du sol sur la prévision de la réponse hydrologique de sous bassins du bassin d’Orgeval. • Interactions dynamique-aérosols-vapeur d’eau-nuages (GdT-DAVEN) Documentation du cycle de vie des aérosols et impact sur la microphysique des nuages • Interactions Océan - Atmosphère (GdT-IOA) Paramétrisation des flux (quantité de mouvement, de chaleur, radiatifs solaire et infrarouge, de constituants (CO2, DMS) et d’aérosols • Cycle de l’eau dans l’UT/LS (GdT-UTLS) Processus contrôlant la variabilité et tendance de la vapeur d’eau dans l’UTLS et des nuages de glace • Vapeur d’eau (GdT-VAP) Bilans d’eau – intercomparaisons multi-capteurs (Illustration) • Cycle hydrologique du bassin méditerranéen (GdT-MED) • Assimilation à méso-échelle (GdT-ASME)/Modélisation à méso-échelle(GdT-MOD)
6. Actions prévues 0. -Réussir AMMA et soutenir actions de coopérations -Réussir actions hydrologie et impliquer atmosphériciens -Réaliser campagne DAVENCE (Nuage aérosols) 1. Page WEB 2. Publication dans les notes IPSL ( activités actuelles du Pôle) 3.Ouverture des Groupes vers l’extérieur LAMP, CNRM, LOA Prise de contact faite avec experts en microphysique LAMP(cadre nuage/ AMMA) 4.Mettre en place coopération Météo-France- IPSL (radar, station de mesures en région parisienne), Assimilation. 5. Actions de mise en place - de bases de données (Produits satellites, Simulations mesoéchelle, etc..) - de systèmes de traitement et de moyens d'assimilation - réalisation de grands projets internationaux (bassin méditerranéen) - préparation de l’exploitation de missions spatiales émergentes telles que l’AQUA-Train, SMOS, Mega-TROPIQUES et GPM, … 6. Besoins du Pôle et calendrier
GdT-MED « cycle hydrologique du bassin méditerranéen » Projet 2010 Objectif du groupe: définir la contribution de l’IPSL et les développements préparatoires à ce projet. Les objectifs définis initialement concernent l’étude du climat méditerranéen et des forçages anthropiques qui pourraient le modifier Stratégie: avoir une approche globale de l’étude du cycle de l’eau dans cette région en coordonnant, dès la définition des objectifs prioritaires de ce projet, les différentes communautés de modélisation et d’expérimentation (climat, océan, atmosphère, chimie/aérosol, hydrologue, etc..). Actions prévues: - Mettre en place un certain nombre d’ études en amont concernant les processus aux courtes échelles de temps et d’espace impliquant modélisation et observations à échelle régionale complété par une approche à plus grande échelle prise en compte dans le cadre du pôle de modélisation du climat - Mettre en place une approche multi-échelle et multi-thématique. de concert avec les communautés opérationnelles (AROME, MERCATOR) et en relation avec les groupes « interfaces » et « Modelisation/assimilation » et pôle modélisation HYMEX ( HYdrological cycle in the Mediterranean region EXperiment)
Gtds « Modélisation/Assimilation » Objectif : promouvoir l’ application pratique des idées et des outils de l’assimilation pour mieux exploiter les mesures réalisées ou exploitées pour l’analyse des processus physiques. Applications: • mini-réanalyses centrées sur la campagne de mesures • évaluation de l’ apport d’informations géophysiques par un nouveau système d’observation. • détermination optimale d'un paramètre scalaire ou 4D (tout réglage de paramétrisation) dans une gamme a priori de valeurs en vue de l'amélioration du réalisme d'une simulation; • sensibilitéd'une grandeur physique à d'autres grandeurs physiques en vue d'une meilleure compréhension des processus physiques en jeu (sensibilité d’un transport au type de surface, …. • sensibilité de la simulation aux caractéristiques des jeux de données assimilés (densité des observations, échantillonnage, erreurs d’observations,…)définition des campagnes expérimentales ou projet spatiaux futurs. Stratégie: de concert avec les communautés opérationnelles (AROME, MERCATOR) Actions prévues: -Recensement des actions de modélisation et d’assimilation en cours (Février) -Réunion CNRM-IPSL 23 mars -Réunion du groupe sur actions et besoins futurs (Avril)
ACTIVITE DE MODELISATION ET ASSIMILATION A MESOECHELLE à l’IPSL: • - Processus en chimie trosposphérique • - Pollution atmosphérique • - Dynamique troposphérique (couche limite, système nuageux et précipitant, etc..), • - Hydrologie et surfaces . • Cinq formes : • - Exploitation de simulation à méso-échelle pour définir le contexte des campagnes • d’observations • - Exploitation des simulations avec traceur lagrangien • - Prévision locale pour mini-campagne (SIRTA) • - Intercomparaison de sorties de modèles et d’observations en vue de leur validation • Assimilation de données de campagnes • Modèles utilisés: Méso-NH, MM5, LMDZ, WRF • Méso-NH concerne de nombreux groupes de différents laboratoires de l’IPSL (CETP, LMD, SA, LSCE) • Exploité dans le cadre de coopération avec le LA et/ou le CNRM • Ou hors collaboration dans le cas d’exploitation de campagnes ou d’études ou d’objectifs n’impliquant pas le CNRM/LA, (CETP (systèmes nuageux, assimilation données radar) et au SA/LMD (turbulence) )
COLLABORATIONS ACTUELLES CNRM– IPSL - Utilisation des sorties de MésoNH (souvent en mode LES) pour valider des paramétrisations (courants de densité dans le schéma de convection du LMD développé en collaboration entre le LMD et équipe Moana) - Interprétation des données de la campagne IHOP sur la distribution de la vapeur d’eau dans la CLA (collaboration Moana-SA), - Interprétation des données lidar vent de la campagne Escompte (collaboration mc2-SA). - Etudes de processus sur la convection, la CLA et la surface. (AMMA, Eurocs) - Etudes des échanges de CO2 dans la CLA (entraînement sommital, transport et interactions avec la surface ) (projet CarboEurope) en collaboration avec le LSCE (bilan régional du CO2 à partir de simulations a mésoéchelle et liens avec les méthodes d’inversion dans LMD-Z pour retrouver les sources). - Collaborations GMME-LSCE Echanges de données et de logiciels (code du carbone du sol) schémas Orchidée et Isba-A-gs(Geoland, Carboeurope, Gicc-Co2) - Télédétection assimilation de données multi spectrales dans les schémas de surface (IR thermique, collaboration CETP-mc2 et micro-ondes passives en préparation de la mission SMOS, collaboration SA – mc2) ainsi que l’estimation des paramètres de surface sur l’Afrique de l’Ouest (groupe Ammasat).
COLLABORATIONS ENVISAGEES CNRM-IPSL • Collaboration développements en assimilation réalisé au CNRM sur le Projet AROME • Validation et amélioration microphysique nuage • Coopération observations en Ile de France (radar, stations de mesures)
Comparaison des températures de brillance infrarouge synthétiques reconstituées à partir des sorties de Meso-NH à 2000 UTC avec celles mesurées par Meteosat à 1730 UTC. Cette figure illustre la bonne représentation de la couverture nuageuses malgré un décalage de 2h entre simulation et observations.
Comparaison des champs de vent et de précipitation de Meso-NH à ceux déduits d’observations radar . Coupe horizontale à 0.5km d’altitude. MESO-NH
Comparaison d’histogrammes par altitude (CFADs : Contoured Frequency by Altitude Diagrams) entre observations (à gauche) et modèle (à droite) pour la réflectivité radar (en haut), la température potentielle (au milieu) et la vitesse verticale de l’air (en bas).
