Atmospheric Modelling for Radiation Transmission in Coastal Atmosphere
ANR-ASTRID 2018-2021
Coordinator J. Piazzola (MIO UMR 7294)
Partner laboratories LHEEA (UMR 6598), CINaM (UMR 7325) and 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.
The expected results will be used to improve the range prediction of the French Navy's operational tools in the visible and infrared domains, as well as climate models, by providing a better estimate of the radiative forcing of aerosols in maritime areas. In particular, the marine component represents a major source of aerosols in coastal areas. The aerosol particles generated by primary and secondary production processes cover a wide spectrum in size, as shown in 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 .
Scientific approach
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: Multi-scale approach to the Mediterranean coast. The double frame shows the synoptic scale, the thick line the regional scale and the thin line the local scale.
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.