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Où en est-on avec REPROBUS ?

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Où en est-on avec REPROBUS ?. Franck Lefèvre 1 , Gwenaël Berthet 2 , Philippe Ricaud 3 , Slimane Bekki 1 , Jean-Luc Attié 3 , Brice Barret 3 , The ODIN team ( 1)Service d’Aéronomie CNRS, Paris (2)Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement CNRS, Orléans (3)Laboratoire d’Aérologie

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Où en est-on avec REPROBUS ?

Franck Lefèvre1,Gwenaël Berthet2, Philippe Ricaud3, Slimane Bekki1, Jean-Luc Attié3, Brice Barret3, The ODIN team

(1)Service d’Aéronomie

CNRS, Paris

(2)Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement

CNRS, Orléans

(3)Laboratoire d’Aérologie

Observatoire Midi-Pyrenées

CNRS, Toulouse

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REPROBUS: version standard

  • - 55 espèces, 150 réactions chimiques en phase gazeuse et hétérogène
  • 40 espèces ou familles d’espèces transportées par un code semi-lagrangien
  • Résolution 2° x 2° en latitude et longitude
  • 42 niveaux verticaux du sol à 0,1 hPa
  • Utilisation des champs assimilés ECMWF: analyses opérationnelles toutes les 6 heures (Température, pression sol, vents 3D)
  • Constantes de réaction JPL 2003
  • Module de chimie hétérogène: réactions sur aérosols de fond. Différents scenarii de nuages stratosphériques polaires, sédimentation, évaporation
  • Initialisation: champs climatologiques (Arpège-climat) des espèces stratosphériques, Ozone POAM ou ozone assimilé du Centre Européen
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500 K (~21 km)

From

Ricaud et al.

[2005]

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19 km

ODIN

Symboles : modèle

ClO (ppbv)

Température (K)

Etude de ClO dans le vortex polaire de nuit: ODIN – REPROBUS

Formation du dimère : ClO + ClO + M  Cl2O2 + M

Décomposition thermique: Cl2O2 + M  ClO + ClO + M

Imprécision des constantes de vitesse de réaction aux températures stratosphériques

Berthet et al. [2005], GRL

reprobus ameliorations 2005
REPROBUSAMELIORATIONS 2005

1.Transport

2. Description des composés chimiques:

  • Gaz sources à longue durée de vie
  • Initialisation
  • Description du brome
  • Description des aérosols liquides
  • Description des PSC
  • Sections efficaces UV

→ A APPLIQUER DANS MOCAGE

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1. TRANSPORT

Travail deLegras et al., ACP, 2005:

Champs de N2O mesurés par l’ER-2 mieux reproduits par un modèle de trajectoire forcé toutes les 3 heures avec les forecasts plutôt que toutes les 6 heures avec les analyses opérationnelles …

Application à REPROBUS:

Vents ECMWF

Utilisés dans REPROBUS

6 Hourly ope.analysis

3 Hourly forecasts

N2O

Modèle initialisé le 01/04/2002

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TRANSPORT

Mesures ballons (SPIRALE) vs REPROBUS CTM02/10/2002 à moyenne latitude

N2O

NO2

Données ECMWF utilisées pour forcer le transport dans REPROBUS:

. Toutes les 6 heures: oper. analysis

. Toutes les 3 heures: forecasts

. Toutes les 3 heures: analysis+forecasts

Berthet et al., ACPD, 2005

NO2

NO2: +30% à 25 km

+15% à 33 km

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2.1. Gaz sources à longue durée de vie:N2O CH4 CFC-11 CFC-12 CFC-113 CCl4 CH3CCl3 CH3Cl HCFC-22 CH3Br H-1211 H-1301
  • Version standard:
    • Rapport de mélange troposphérique fixé «à la main» depuis le sol jusqu’au niveau ~460 hPa au départ de chaque run.
    • Ne varie pas au cours de la simulation
  • Nouvelle version:
    • Rapport de mélange troposphérique déterminé automatiquement en fonction de la date du run et du scénario WMO 2003 (1950-2010)
    • Varie au cours de la simulation

Espèces non-négligeables à présent:

HCFC-141b

HCFC-142b

H-2402

CH3CCl3* = CH3CCl3 + HCFC-141b

HCFC-22* = HCFC-22 + HCFC-142b

H-1211* = H-1211 + H-2402

gaz sources longue dur e de vie co
Gaz sources à longue durée de vie: CO
  • Version standard:
    • CO forcé à 460 hPa par une valeur globale constante fixée à 80 ppbv.
  • Nouvelle version:
    • CO tropo forcé par les observations de MOPITT, corrigées par les mesures MOZAIC (J.-L. Attié, LA)
    • Moyennes mensuelles des observations à 500 hPa sur une grille 30°x30°.
    • Évolution du forçage en fonction du mois du run

Juillet 2004

2 2 initialisation du mod le
2.2. Initialisation du modèle
  • Version standard
    • À partir d’un run Arpège-Reprobus de 5 ans pour les conditions de 1995
    • Moyennes zonales mensuelles
  • Nouvelle version
    • À partir d’un run du modèle 2D de Slimane Bekki couvrant la période 1958-2003.
    • Moyennes zonales mensuelles
2 3 description du brome
2.3. Description du Brome
  • Version standard
    • Bry n’est pas explicitement calculé
    • Bry est déduit de la corrélation avec CFC-11:

Bry (pptv) = 20 – 4.36x10-2 [CFC-11] – 1.1x10-4 [CFC-11]2

    • problème:
      • La relation entre Bry et CFC-11 ne varie pas dans le temps (irréaliste)
    • solution:
      • Introduire Bry explicitement comme nouvelle « espèce »
      • Inventaire des sources organiques de brome
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CH3Br + Halons

CH3Br + Halons + 4 pptv

CH3Br + Halons + 8 pptv

description du brome
Description du Brome
  • Nouvelle version:
    • Bry introduit comme nouvelle espèce
    • Sources de Bry: CH3Br + Halons + 6 pptv sous la forme de CH2Br2* (dibromométhane, nouvelle espèce)
    • CH2Br2* = CH2Br2 + CHBr3 + CH2BrCl + C2H4Br2 + …
2 4 description des a rosols et pscs
2.4. Description des aérosols et PSCs
  • Version standard
    • Champ de H2SO4 inversé à partir des données de surface de SAGE-II
    • Ne varie pas au cours du temps
  • Nouvelle version
    • Champ de H2SO4 forcé par les sorties du modèle 2D avec chimie du soufre et éruptions volcaniques de Slimane Bekki (simulation 1958-2003)
    • Meilleure représentation des PSCs (Davies et al., 2003)

nouveau

standard

2 5 sections efficaces uv cl 2 o 2
2.5. Sections efficaces UV: Cl2O2
  • Version standard
    • JPL 2003: moyenne Cox and Hayman, DeMore and Tschuikow-Roux, Permien et al., Burkholder et al.)
  • Nouvelle version
    • Sections efficaces de Burkholder et al. (1990)
    • Extrapolation jusqu’à 450 nm (Stimpfle et al., 2004)

→ Plus de ClO produit de jour

et plus de destruction d’ozone ?

dumont d urville
Dumont d’Urville

2002

2003

2004

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2004

standard

nouveau

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