Modélisation Atmosphérique pour la Transmission des Rayonnements en Atmosphère Côtière
ANR-ASTRID 2018-2021
Coordinateur : J. Piazzola (MIO UMR 7294)
Partner laboratories : LHEEA (UMR 6598), CINaM (UMR 7325) et CNRM (UMR (3589)
Le projet « MATRAC » propose une étude détaillée des termes sources, de la dynamique et des propriétés optiques de l’aérosol marin en zone littorale afin d’obtenir une meilleure compréhension des variations spatio-temporelles du coefficient d’extinction particulaire.
Les résultats attendus s’inscrivent à la fois dans le cadre d’une amélioration de la prédiction de portée des outils opérationnels de la Marine Nationale dans les domaines du visible et de l’infrarouge et des modèles climatiques via une meilleure estimation du forçage radiatif de l’aérosol en zone maritime. En particulier, la composante marine représente une source majeure d’aérosols en zone côtière. Les particules d’aérosols générées par les processus de production primaire et secondaire couvrent un large spectre en taille, comme le montre la figure 1.
Fig. 1: Spectre granulométrique de l’aérosol marin [Van Eijk et al., 2011b]. Les flèches indiquent l’intervalle de taille caractéristique des aérosols générés par les processus de génération primaires et secondaires .
Démarche scientifique
Pour ce faire, nous proposons une méthodologie originale basée sur une analyse physico-chimique de l’aérosol en atmosphère marine et une démarche de modélisation innovantes. Dans ce cadre, nous proposons une approche multi-échelle (Fig. 2) basée sur une stratégie de modèles imbriqués et validée par des mesures expérimentales.
Un travail particulier sera effectué pour la détermination des termes source de l’aérosol marin et son devenir atmosphérique.
Fig. 2: Approche multi-échelle de la côte méditerranéennne. Le double cadre montre l’échelle synoptique, le trait épais l’échelle régionale et le trait fin l’échelle locale.
L’objectif est de fournir une modélisation numérique pertinente des aérosols générés à l’interface air-mer et de leur dynamique atmosphérique en zone côtière à échelle locale dans le double intérêt d’affiner d’une part, les estimations du forçage radiatif des aérosols, nécessaire à la fiabilité des scenarios climatiques et d’autre part valider un modèle d’extinction fonctionnant à partir d’un nombre réduit d’entrées.
Celles-ci seront constituées des données environnementales aisément accessibles (vitesse du vent, température de l’air, humidité…) pour que le modèle soit capable de calculer instantanément le coefficient d’extinction dans les domaines de l’infrarouge et du visible. La démarche scientifique adoptée aura pour double intérêt de fournir les forçages pertinents au modèle d’extinction utilisé dans le projet, le code MEDEX, mais aussi par une description précise de l’environnement, permettra les tests pertinents nécessaires à l’amélioration de ses performances.
Au final, la réponse de ces aérosols aux rayonnements électromagnétiques sera étudiée finement à partir de techniques d’analyse chimique innovante. Cela devrait nous permettre d’affiner nos connaissances des propriétés optiques de l’aérosol marin en zone côtière et ainsi améliorer les performances des calculs d’extinction basés sur la théorie de Mie.