Où en est-on avec REPROBUS ?

1. 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

2. 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

3. 500 K (~21 km) From Ricaud et al. [2005]

4. 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

5. REPROBUSMODIFICATIONS 2005

6. 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

7. 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

8. 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

9. Colonne d’ozone simulée par REPROBUS

10. 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

11. 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

13. 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

14. 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

15. CH3Br + Halons CH3Br + Halons + 4 pptv CH3Br + Halons + 8 pptv

16. 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 + …

19. 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

20. 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 ?

21. Quelques premiers résultats

22. Dumont d’Urville 2002 2003 2004

23. 2004 standard nouveau