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Modélisation du COModélisation du CO22 atmosphérique à l’échelle atmosphérique à l’échelle
régionale : régionale : l’expérience CarboEuropel’expérience CarboEurope
07 mars 05Claire Sarrat, Pierre Lacarrère, Joël Noilhan, Sylvie DonierMétéo-France / CNRM
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Le Projet CarboEurope CarboEurope IP est un projet intégré du 6ième PCRD avec 67 partenaires Européens dont le but est de comprendre et de quantifier le bilan du carbone Européen aux échelles locales, régionales et continentales (4 Composantes)
Objectifs scientifiques du CNRM dans la Composante Régionale :
Représentation du cycle du carbone dans les modèles météo : modélisation du CO2 à mésoéchelle, amélioration de la simulation de l’évaporation et de la CLA
Mise en place d’une base de données régionale afin de tester les changements d’échelle (du local vers les modèles globaux) : Regional Experiment.
Partenaires : LSCE, INRA, CESBIO, CNRM, Univ. Amsterdam, Alterra, MPI, CNR, Ibimet, Metair, Univ. Stuttgart
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CarboEurope Regional Experiment
- 4 Plans de vol du Piper (~80 h de vols) suggérés suivant les conditions de vent :
Les Landes Landes-Toulouse Toulouse Lagrangien
• 2 branches :- 50 km sur mer- axe NS sur 100km
- profils à 2500m
• 3 branches :- 2 profils de 2500m /mer et 100m/sol- hauteur de vol 800m
• 4 branches de 74km :- 2 hauteurs de vols : 2500m et 800m
• 2 branches Nord-Sud :- 3 hauteurs de vols : 2500m, 800m et 300m- 1 profil
Du 16 mai au 23 juin 2005 : :
- Mesures des flux de surface et conditions sols sur types de végétation représentatif
- Estimation de l’advection de CO2 dans et au dessus de la CLA (Piper Aztec, DIMONA)
- Suivi continu de l’évolution de la CLA au cœur des Landes (RS + UHF + télémètre)
- Mesures des flux turbulents à différents niveaux dans la CLA (Sky Arrow)
- Mesures continus du [CO2] sur des tours (50 m) (LSCE) et par spectrométrie IR (MPI)
vent de NOvent d’Ouest
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CO2 atmosphérique dans Meso-NH
Couplage avec la surface : ISBA-A-gs et atmosphère :
Flux de surface de CO2 (assimilation + respiration + émissions anthropiques…) vers atmosphère
Rétroaction : variation du CO2 atm vers surface
ISBA-A-gs
Met. forcingLE, H, Rn, W, Ts…
CO2 Flux
[CO2]atm
Anthropogenic
Sea
Meso-NH Surface
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RN
H
LE
FCO2
[CO2]
Modélisation 1-D
27/07/02 : calibration
Données de RECAB (expérience sur le CO2 régional aux Pays-Bas en 2002) afin de calibrer gm et la respiration de l’écosystème sur plusieurs types de végétation
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Validation avec les données de RECAB site de CABAUW
Calibration sur 3 sites : Grassland (Cabauw)
Forêt (Loobos)
Maïs (Harskamp)
Modélisation 1-D
16/07/02 : validation
TH
TH
[CO2]
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Modélisation 3-D : Configuration
Domaine : France (900x900 km)Résolution horizontale : 10 kmPas de temps : T = 10 s
Domaine : Landes (320x250 km)Résolution horizontale : 2.5 kmPas de temps : T = 5 s
Nesting 2 ways Surface : ISBA-A-gs (Ecoclimap) Grille verticale : 60 niveaux (0 -14000m)
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Modélisation 3-D : Résultats
RN
LE
H
SFCO2
[CO2]
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Modélisation 3-D Expérience COCA : Expérience lagrangienne sur la forêt des landes
21 juin 2001, conditions anticycloniques, vent faible
15H : Advection + Assimilation + Mélange vertical [CO2] diminuent
00H : Advection + Respiration + Refroidissement [CO2] augmentent
Question : quel processus domine ?
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Modélisation 3-D : Analyses
10H
11H
CO2 concentrations 10H&11H Budget : 10H11H
ADVTURB
Entrainement
- 4 ppm W’CO2’
Calcul des bilans sur 1H : évolution du CO2 atmosphérique entre 10 et 11H
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Conclusion
Modélisation du CO2 atmosphérique dans Méso-NH :
Prise en compte de l’assimilation de CO2 par la végétation dans ISBA- A-gs et de la respiration de l’écosystème
Jeux de données existants ont permis : la calibration 1-D et la validation des paramètres (gm et RE25) et bons résultats 1-D et 3-D en terme de :
Flux de surface de CO2
Bonne représentation de la couche limite : flux d’énergie à la surface, température potentielle et hauteur de couche limite
Concentrations atmosphériques dans la couche limite
Rôle prépondérant de l’assimilation nette et de l’entraînement
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Perspectives
Compréhension affinée des processus qui contrôle le CO2 atm
Couplage grande échelle et initialisation du CO2 atmosphérique par le modèle global LMDZ : études de sensibilité aux conditions aux limites
Etude de sensibilités aux conditions initiales (réinitialisation ou run continu sur plusieurs jours?)
Prise en compte des émissions à la surface du CO2 et CO d’origine anthropique (cadastre d’émissions GENEMIS, 1km de résolution)
Analyses et simulations de la campagne expérimentale
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CarboEurope Regional Experiment
Les sites de mesures