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Implications dans des programmes

Programme PNCA « Processus de formation et d’évolution de l’aérosol organique »
Le sous-thème hygroscopicité de ce projet coordonné par Paolo Laj et Christian George (LACE), a pour objectif de comprendre et modéliser le rôle des propriétés chimiques de surface dans la croissance hygroscopique des particules et de proposer, au terme du projet, un module de croissance hygroscopique des aérosols utilisable pour des modélisations à méso-échelle. Je suis responsable de ce sous-thème avec Laurent Gomes (CNRM).
Dans ce cadre, je participe à la partie modélisation de la croissance hygroscopique des aérosols du projet qui se propose d’améliorer la prise en compte de la croissance hygroscopique dans le module d’aérosols existant ORILAM développé au CNRM. Ce module a été développé dans le but d’être couplé à des modèles méso-échelle et est fondé sur le calcul de l’équilibre thermodynamique entre des particules et la phase gazeuse (vapeur d’eau, composés inorganiques et organiques). Pour atteindre l’objectif, des simulations seront effectuées avec le module ORILAM en s’appuyant sur les résultats obtenus par le programme sur le terrain et en laboratoire. Ces simulations seront comparées avec les résultats issus du modèle de processus EXMIX qui est fondé sur l’équation de croissance. Cette comparaison des résultats issus des deux modules permettront de déterminer les limitations de l’approche fondée sur l’hypothèse d’équilibre thermodynamique et, éventuellement, de compléter cette approche pour améliorer sa validité. Le module ORILAM sera alors couplé à un modèle météorologique à méso-échelle.

Programme PNCA « Transformation des composés organiques dans la phase aqueuse des nuages : Rôle de la lumière et des microorganismes »
Dans le cadre de ce projet coordonné par Gilles Mailhot (LPMM) et Anne Marie Delort (SEESIB), plusieurs études seront effectuées avec le modèle M2C2 afin d’aider à la compréhension des processus de transformation des espèces organiques dans la phase aqueuse des nuages. Les résultats des expériences en photo-réacteur menées au LPMM sur des solutions modèles, puis sur des échantillons d’eau nuageuse prélevés au Puy de Dôme, seront confrontés à des simulations numériques effectuées avec le module de chimie aqueuse de M2C2. Ceci permettra dans un premier temps de restituer les évolutions temporelles observées, et donc, de calibrer le mécanisme chimique du modèle. Par la suite, ces simulations aideront à l’interprétation des processus de dégradation photochimique conduisant aux concentrations mesurées pendant l’expérience d’irradiation sur le milieu complexe qu’est la phase liquide atmosphérique. En parallèle, l’analyse des données chimiques, granulométriques et météorologiques issues de la station de mesure du Puy de Dôme permettra de déterminer des scénarios typiques des masses d’air échantillonnées pour l’initialisation du modèle M2C2 sur la base du travail de classification de Sellegri et coll. (2003) et de Marinoni et coll. (2004) qui ont montré la présence au Puy de Dôme de différents types de masses d’air continentales bien identifiées. Ces différents scénarios seront reproduits par le modèle M2C2 afin de déterminer les différents régimes chimiques et les voies photochimiques majoritaires associées suivant le type de masse d’air. Ces résultats seront finalement confrontés aux conclusions des simulations des expériences d’irradiation. Le dernier volet du programme concerne les travaux effectués au sein du SEESIB portant sur l’étude des constantes de vitesse de biodégradation des composés organiques sous différentes conditions environnementales de T°, pH etc. Selon les résultats obtenus par ce volet, les vitesses de biodégradation pourront être introduites dans le modèle M2C2 par l’intermédiaire de paramétrisations. Ceci permettra de confronter ces processus de biodégradations aux processus de dégradation photochimiques en phase aqueuse. Le modèle permettra donc d’intégrer les résultats issus des travaux effectués en laboratoire au sein du SEESIB (sur l’aspect biodégradation) et du LPMM (sur l’aspect photodegradation) et de hiérarchiser ces processus dans le cadre complexe de la réactivité multiphasique nuageuse.

Programme API AMMA
L'expérience AMMA a pour objectif principal de comprendre la nature et la variabilité de chacun des systèmes météorologiques intervenant en Afrique de l’Ouest et leurs interactions conduisant à la formation de la mousson. Du fait de l’impact potentiel de la dynamique liée à la mousson en Afrique sur l’émission des précurseurs de l’ozone et des aérosols, ainsi que sur leur redistribution dans toute la troposphère, les principaux objectifs du sous-thème chimie de l’atmosphère du programme AMMA sont : l’études des émissions et dépôts des espèces chimiques, la détermination du budget des radicaux HOx, la caractérisation de la chimie hétérogène dans les nuages convectifs, l’étude de l’influence des émissions d’aérosols en absence et à l’intérieur des nuages et l’étude des échanges troposphère-stratosphère. En particulier, en collaboration avec Sylvie Cautenet, je me propose de contribuer à la compréhension du rôle de la redistribution de la vapeur d’eau produite par la circulation de la mousson sur le budget des oxydants, ozone et HOx. Pour cela des simulations seront effectuées avec le modèle RAMS des différents systèmes convectifs observés pour lesquels des mesures avions des principales espèces chimiques seront disponibles (ozone, OH, NOx, COVs et vapeur d’eau). Notre contribution portera également sur la question du rôle de la chimie aqueuse dans la redistribution des oxydants. Pour cela, des simulations seront effectuées avec le modèle M2C2 sur des trajectoires au sein des nuages convectifs ce qui permettra de comprendre l’importance de la chimie aqueuse sur le budget de l’ozone et des radicaux. En parallèle, nous effectuerons des simulations à l’échelle du système convectif avec le modèle RAMS incluant une chimie aqueuse simplifiée pour analyser son impact sur la redistribution des oxydants.