SÉMINAIRES du Département atmosphère de l'OPGC en 2005-2006.


  1. SÉMINAIRE DE L'ÉCOLE DOCTORALE DES SCIENCES FONDAMENTALES
    1. TITRE:

  2. SÉMINAIRE INTERNE DU LaMP

    1. Propriétés thermo-optiques de la mer

       La mer se forme sous l'action du vent. Nous pouvons alors la considérer constituée de deux parties, la mer grave résultant de l'action du vent et de la force de gravité et la mer capillaire résultant de l'action du vent et de la force de tension superficielle.
      Mer grave et mer capillaire seront associées respectivement aux grandes et aux petites échelles. Le projet est d'étudier les variabilités spatiales de la mer. Puis de décrire les propriétés thermo-optiques résultantes, c'est-à-dire la BRDF et l'Emissivité. Il est ainsi demandé dans un premier temps, de calculer ces valeurs sur une surface de mer d'un mètre de côté.
      Nous descendrons à une précision d'un millimètre permettant d'obtenir les détails de la mer capillaire. Ceci servira à générer une Base de Données de BRDF et d'Emissivité à un mètre.
      Nous utilisons ensuite cette base de données pour calculer les propriétés thermo-optiques sur pixel.
      Nous obtenons ainsi des valeurs de BRDF et d'Emissivité sur des surfaces de mer grave de côté quelconque supérieur à un mètre.
        Le travail effectué repose sur l'utilisation de la méthode d'analyse en morphlettes.
      Celle-ci permet ici d'obtenir une facettisation multi-échelle de la surface de mer, puis de calculer les normales aux facettes.
      Les surfaces de mer sont données par un générateur de surfaces marines fourni par l'ONERA.

      par Johann FAYOLLE

      Le vendredi 10 février 2006 – 11 heures

      Salle de réunion de l’OPGC / Bt 8 de Physique

  3. SÉMINAIRE EXTERNE DU LaMP
    1. Four years of CN-measurements on board the high altitude research aircraft Geophysica and development of a new dual channel aircraft-based CN-counter.

      The COPAS instrument is a continuous flow condensation nucleus counter for fully automated measurements at altitudes of the UT/LS on board the high altitude research aircraft “Geophysica”.
      Condensation nuclei are grown to optically detectable sizes by controlled condensation of a working fluid onto the particles (operating principle of thermal diffusion and individual particle detection). All particles larger than the smallest detectable particle diameter ("cut-off") are counted. Additionally, a preheating device allows the vaporization of volatile aerosol components to study the fraction of non-volatile residual particles.
      Detailed laboratory studies were performed to characterize the COPAS instrument with respect to the smallest detectable particle sizes as a function of the instrument’s temperature settings and atmospheric pressure conditions. Furthermore, the efficiency of the preheating device was determined.
      Airborne measurements on board the “Geophysica” were conducted at mid- and polar latitudes within the EUPLEX-/ ENVISAT-Validation – project and at tropical latitudes as part of the TROCCINOX-/ENVISAT-Validation campaign as well as during the SCOUT-O3 campaign.
      The results from four years of CN-measurements on board the Geophysica and their importance in the scientific context related to the formation and processing of stratospheric aerosol will be shown.
      Furthermore, the new developed dual channel CN-counter for airborne measurements in the framework of the EUFAR-project will be introduced briefly.


      par Dr. Ralf WEIGEL
      Max Plank – Institute for Chemistery
      D 55099 MAINZ
      Mail: rweigel@mpch-mainz.mpg.de


      Le vendredi 7 juillet 2006 – 10 heures 30

      Salle de réunion de l’OPGC / Bt 8 de Physique

    2. Remote sensing of clouds and aerosols for the assessment of indirect aerosol effects


      Coping with climate change is one of the biggest challenges of mankind. Innovative technologies and policies are needed to reduce climate change itself and to adapt societies worldwide to the drastic effects climate change potentially has. Fundamental to this are reliable climate scenarios based on a good understanding of the climate system.
      Aerosols are fine dust particles in the atmosphere that serve as condensation nuclei for the formation of water droplets. An increase of the aerosol concentration, by human activities for instance, leads to a larger number of cloud particles and longer cloud lifetime; the resulting cloud reflects more solar radiation. This may cool the atmosphere in contrast to greenhouse warming.
      Although the indirect aerosol effects are conceptually understood, their quantification has proven to be very difficult as the effects are often cluttered by concurrent atmospheric processes and the technological means to unravel those do not exist. The need for unambiguous measurements of the indirect aerosol effects challenges the state-of-the-art remote sensing technologies of today. Consequently, the quantitative impact of the indirect aerosol effects is still highly uncertain.
      The presentation will address the development of integrated observation methodologies, based on advanced remote sensing technology and atmospheric physics for the quantification of the indirect aerosol effects on atmospheric radiation.
      This unique integrated multi-sensor approach is centred at the world-class CESAR Observatory at Cabauw, in the heart of The Netherlands. It is of vital importance for future climate policy in The Netherlands, with its large population density and resulting emission of aerosols.
      par Herman Russchenberg
      Delft University of Technology
      Le vendredi 19 mai 2006 – 10 heures 30

      Salle de réunion de l’OPGC / Bt 8 de Physique

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    3. Modes globaux d'instabilité en écoulement de
      Rayleigh-Bénard-Poiseuille spatialement inhomogène.

      Un écoulement de Poiseuille laminaire est soumis à un chauffage par sa face inférieure présentant une bosse de température bi-dimensionnelle. Au-delà des conditions critiques,les instabilités thermo-convectives qui s'y développent sont susceptibles de s'accorder spontanément à une fréquence temporelle précise malgré les variations spatiales de l'écoulement de base. Analytiquement, dans le cas où ces variations sont lentes, de telles instabilités qualifiées de globales sont à chercher sous la forme de rouleaux propagatifs dont l'amplitude et le vecteur d'onde varient lentement spatialement. D'autre part, l'existence de points tournants où la vitesse de groupe d'un mode instable s'annule peut impliquer un critère de sélection de ces instabilités et de leurs fréquences. Les modes linéaires les plus instables et leurs conditions critiques ainsi obtenus sont comparés aux résultats de simulations numériques directes pour les équations de Navier-Stokes dans l'approximation de Boussinesq.

      Réaction chimique et champs de concentrations auto-similaires.
      Dans le cas d'une réaction chimique rapide par rapport au mélange des réactifs, les fluctuations spatiales des concentrations influencent sensiblement la vitesse moyenne de réaction. Pour une réaction d'ordre deux, un ensemble de taches, composées d'un seul réactif et séparées par une interface où la réaction se fait, apparaît spontanément. La vitesse moyenne de réaction se déduit de la longueur de cette interface et du flux de réactifs la traversant. Ces quantités sont
      déterminées analytiquement dans l'hypothèse d'un caractère auto-similaire des fluctuations de concentration. Dans un premier temps, ce caractère auto-similaire est imposé par les conditions initiales à un système sans écoulement. Puis le caractère auto-similaire est le résultat d'écoulements bi-dimensionels laminaires classiques, e.g. vortex et advection chaotique. Les prévisions analytiques sont comparées aux résultats de simulations numériques directes. Pour finir, l'extension de cette approche à une analyse de type «multifractale » de concentrations réelles est envisagée.

      par Denis MARTINAND
      Laboratoire de Physique
      Ecole Normale Supérieure de Lyon
      69364 LYON cedex 07
      Mèl : denis.martinand@ens-lyon.fr

      Le mercredi 22 mars 2006 – 10 heures 30
      Salle de réunion de l’OPGC / Bt 8 de Physique
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    4. Les nuages et la phase glace.
      Modélisation des nuages froids et mixtes et de leur impact sur la composition chimique de l’atmosphère.

      Les nuages jouent un rôle important dans les sciences atmosphériques : ils sont un des agents clé du cycle de l’eau, du système climatique, et de la redistribution des espèces chimiques de l’atmosphère. Les nuages en grande majorité sont formés des deux phases condensées de l’eau que sont l’eau liquide et la glace. L’importance des cristaux de glace dans la physique du nuage et des précipitations est fermement établie depuis entre autre les travaux de Bergeron qui démontra en 1935 que la formation de précipitation est plus probable en présence de cristaux de glace. Pourtant les processus comprenant la phase glace à petite et moyenne échelle ne sont toujours pas complètement compris. Comparés aux gouttelettes d’eau, les cristaux peuvent être présents sous plus de formes et impliqués des processus plus nombreux et plus complexes. La description de la microphysique, du transfert radiatif et de l’équilibre chimique des nuages contenant de la glace est donc plus délicate et complexe. L’objet de ce séminaire est la présentation de mes travaux de recherche sur les processus microphysiques associés à la phase glace. Travaux réalisés durant les six dernières années au sein du LaMP, puis du département de sciences atmosphériques de McGill et enfin de celui de l’université de Manchester. Je montrerais également comment ces travaux sur le processus ont permis de mieux comprendre le développement du nuage et de ses précipitations ainsi que son impact sur la composition chimique atmosphérique.

      Dr. Marie MONIER
      Atmospheric Sciences Research Group
      Sackville Street Building, f5c
      The University of Manchester
      PO Box 88
      Manchester M60 1QD, UK
      tel : +44 161 306 3911
      e-mail :  Marie.Monier@manchester.ac.uk

      Le jeudi 23 mars 2006 – 11 heures

      Salle de réunion de l’OPGC / Bt 8 de Physique


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    5. Etude de l’impact radiatif direct de l’aérosol durant la campagne ESCOMPTE 2001


      Il est maintenant clairement reconnu que les aérosols anthropiques modifient le climat terrestre sous la forme de trois effets différents. Tout d'abord, certains aérosols hydrophiles sont susceptibles de faire condenser de la vapeur d'eau à leur surface, entraînant une modification des propriétés nuageuses, c'est l'effet indirect. Lors de ciels clairs, les aérosols sont aussi susceptibles de diffuser et/ou d'absorber le rayonnement solaire ou tellurique, on parle alors de l'effet direct. Rétroactivement, cette absorption de l'énergie solaire peut conduire à une modification des profils de température et, par conséquent, avoir un impact sur les conditions de formation des nuages, entraînant leur disparition ou modifiant leur extension géographique, c’est l'effet semi-direct. Si ce forçage radiatif est, à l’heure actuelle, estimé inférieur mais comparable à celui induit par les gaz à effet de serre, les incertitudes liées aux aérosols sont en revanche beaucoup plus importantes. En effet, une des particularités des aérosols, comparativement aux gaz à effet de serre, est leur courte durée de vie dans l’atmosphère (de l’ordre de la semaine). Leurs effets radiatifs sont donc très variables dans le temps et dans l’espace et nécessite d’avoir recours à des approches régionales.
      Dans ce cadre, les mesures effectuées lors de la campagne ESCOMPTE, située sur la zone de Marseille / Fos-Berre, a permis d’étudier l’impact radiatif de l’aérosol anthropique émis en zones urbaines et industrielles. La démarche suivie est basée sur la complémentarité entre des mesures in-situ effectuées au sol et de télédétection (au sol et satellitaire) afin de déterminer à la fois les niveaux de concentrations, les caractéristiques radiatives des principales espèces d’aérosols (carbone suie, matière organique particulaire, sulfates, ammonium…) et l’albédo de surface. A partir de ces données et d’un modèle de transfert radiatif, le forçage direct induit par ces particules à l’échelle locale a été estimé. Afin d’étudier l’impact de l’aérosol à l’échelle régionale, nous avons développé un module (ORISAM-RAD), couplé à Meso-NH-C, qui permet de simuler les propriétés radiatives de l’aérosol (épaisseur optique, albédo de simple diffusion et facteur d’asymétrie) et les flux radiatifs associés, suivant l’hypothèse d’un mélange interne. Les simulations effectuées pour la journée du 24 juin 2001 seront présentées.
      par
      Marc MALLET
      OMP
      14 avenue Edouard Belin
      31400 TOULOUSE
      Tél : 05 61 33 27 68

      Le mercredi 22 février 2006 – 11 heures

      Salle de réunion de l’OPGC / Bt 8 de Physique
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    6. Radar observations of precipitation and clouds at ZMAW Hamburg, results and plans.


    7. 1.Drop size distributions as a function of height were recorded at sites close to and within the Baltic Sea using vertically pointing MRRs (Micro Rain Radars). At high rain rates a transformation of drop size distribution on the fall path was observed associated with a height dependent Z-R-relation. Comparison of rain between "land-" and "sea-" sites show a shift towards larger drops over sea. The aim of ongoing studies is to improve quantitative radar rain measurements by relating observed anomalies of local drop size distributions to "macroscopic" features of the precipitation field, which are observable by weather radar.
      2.A sensitive cloud radar is planned to be installed on the future German research aircraft "HALO" (High Altitude Long Range). The first application will be the documentation of post-frontal cloud systems and related precipitation over the North-West Atlantic. The aim is to verify recent analyses of satellite data (HOAPS), according to which a substantial fraction of precipitation in that area is not captured, neither by present routine observing systems nor in the analyses of operational prediction centers.
      Par
      Dr. Gerhard Peters
      Meteorological Institute / University Hamburg
      Bundesstrasse 55 / D 20146 Hamburg / Germany
      Phone + 49 40 41173 255
      Fax   + 49 40 41173 269
      e-mail peters@miraculix.dkrz.de

      Le jeudi 23 février 2006 – 11 heures
      Salle de réunion de l’OPGC / Bt 8 de Physique
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    8. Analyse par modélisation tridimensionnelle des processus
      physico-chimique déterminant la production d'ozone.
      Evaluation de l'impact de scénarios d'émissions prospectifs.
      Application au site ESCOMPTE


    9. La pollution photo-oxydante pose un problème réel d'exposition de la population qui est de plus en
      plus fréquemment soumise à des concentrations d'ozone excédant les seuils réglementaires, menant les pouvoirs publics à instaurer des politiques de réduction d'émissions.
      Ainsi, avec la ratification du protocole européen de Göteborg en 1999, la France s'est engagée à diminuer ses émissions de COV et de NOx de 40% à l'horizon 2010.

      L'estimation de l'impact sur les concentrations d'ozone des réglementations engagées constitue un
      des principaux objectifs de cette étude.
      Elle s'appuie sur la campagne et le terrain d'étude du programme ESCOMPTE, la région de
      Berre-Marseille constituant le site le plus touché par la pollution photochimique en France.
      Nous présenterons ainsi le travail d'élaboration et de mise en oeuvre de scénarios d'émissions prospectifs pour l'année 2010. Les simulations ont été conduites avec le modèle CHIMERE.
      Un travail amont de compréhension et d'analyse du déroulement des épisodes sera aussi présenté

      Par
      Fanny LASRY
      LISA
      61 av,du Général de Gaulle – 94000 Créteil
      Contact: lasry@lisa.univ-paris12.fr
      Le vendredi 10 mars 2006 – 11 heures
      Salle de réunion de l’OPGC / Bt 8 de Physique

  4. THÈSES soutenues au LaMP en 2006

 

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