Atelier national sur les nuages polaires

24/06/2025 09:00

SIRTA / ICEO : Journée Scientifique 2025

24/06/2025 09:00

Evénement de clôture projet FAIR-EASE

12/06/2025 09:00

From plankton images to marine ecosystem functioning: a tale of high throughput imaging, machine learning, and copepod ecology

29/06/2021 11:00

Sakina-Dorothée Ayata présentera rapidement ses thèmes de recherches et la manière dont elle envisage son intégration au LOCEAN, avant de présenter plus en détail les travaux résumés ci-dessous.

Proglacial and subglacial aquifers: their evolution under climate change and the potential impacts in terms of resources and natural hazards, through the case of eastern Iceland

25/06/2021 12:00

L’évolution des glaciers sous l’influence du changement climatique est largement étudiée, tant en terme de bilan de masse que des effets sur l’hydrologie de surface.

Climate Modeling in the Age of Machine Learning

23/06/2021 15:00

Numerical simulations used for weather and climate predictions solve approximations of the governing laws of fluid motions on a grid.

Towards Multi-Scale Transport of Sharp Plumes

06/12/2021 14:30

The distribution of aerosols and trace gases in the atmosphere results from the emission of primary gaseous and particulate matter, as well as their transport, sedimentation and (photo-)chemical transformations. Understanding and quantifying these processes in the atmosphere can be addressed through the use of global-scale or regional-scale chemistry-transport numerical models.

CHIMERE is a chemistry-transport model developed mainly at LMD (Mailler et al., 2017). Initially targeted to urban and regional scales, it was recently extended to hemispheric scales in order to address these processes on a wider range. While theoretically possible, it is impractical to use this model to represent interactions between small-scale processes (e.g. pollution in the urban atmospheric boundary layer) and large-scale processes (e.g. intercontinental transport) controlling sharp plumes of gas and aerosols, resulting for instance from massive emissions by volcanic eruptions, forest fires and desert aerosol tempests. Indeed such studies requiring both large domains and high resolution have a prohibitive numerical cost due to the formulation of CHIMERE on a regular Cartesian mesh. This limitation is shared by all currently operational chemistry-transport models (CTMs). Additionally, traditional Cartesian longitude-latitude meshes pose a numerical singularity at the poles, where the longitude lines converge.

One way to lift these limitations would be to replace CHIMERE’s Cartesian mesh by a fully unstructured mesh. Unstructured meshes support variable resolution in space, allowing computational resources to be focused in those few key regions (e.g. volcanic eruption) where high spatial resolution is really required. Allowing such multi-scale capacity would be a significant step forward in the modelling of scale interactions in atmospheric chemistry, and would potentially allow breakthrough for the understanding of such interactions.

DYNAMICO, the atmospheric general circulation model recently developed at LMD and LSCE (Dubos et al., 2015) supports unstructured spherical Voronoi meshes. It is the goal of this PhD project to contribute to the assessment of the viability of numerical methods borrowed from DYNAMICO for large-scale transport of sharp plumes. To this end, we compare the numerical performance of transport schemes formulated on spherical unstructured meshes (Dubey and Dubos, 2015) with schemes formulated on Cartesian spherical meshes avoiding the poles. Schemes of various order and different treatments of time integration are implemented in each mesh framework. A suite of test cases is used to evaluate different properties of the mesh-scheme pairings. Various metrics are used to study stability, monotonicity, convergence and numerical diffusion. While it could be anticipated that Cartesian schemes perform better than their unstructured counterpart of similar complexity, we find that a scheme of the Van Leer family on the unstructured mesh has a comparable performance to a similar scheme on a Cartesian mesh, which is the default scheme used operationally by CHIMERE. Beyond these idealized two-dimensional numerical experiments, we compare the performance of the two schemes in a realistic, three-dimensional setting mimicking the eruption of the Puyehue volcano in 2011. This necessary milestone is to be complemented by experiments with variable-resolution meshes leading to a full assessment of the merits of multi-scale-modelling chemistry-transport applications.

Utilization of radiocarbon and tephrochronology to constraint the oceanic circulation in the Southeast Pacific Ocean during the last 20,000 years

23/11/2021 14:00

L’océan joue un rôle important dans les cycles glaciaires–interglaciaires, en régulant la quantité de CO₂ dans l’atmosphère. En particulier, pendant le dernier maximum glaciaire (~23,000–19,000 années calendrier avant présent (années cal. BP)), l’océan profond avait accumulé du CO₂, le libérant dans l’atmosphère pendant la dernière déglaciation (~18,000–11,000 années cal. BP).

La quantité de CO₂ stockée/libérée, les zones de l’océan qui aurait dégazé le CO₂ et les mécanismes menant à ce stockage/libération, sont actuellement discutés et analysés par la communauté scientifique.

Dans cette thèse, je présente de nouveaux enregistrements sur les changements de ventilation des eaux intermédiaires et profondes dans le Pacifique Sud-Est (SEP) au cours des ~22,000 dernières années. En utilisant les âges ¹⁴C des couples de foraminifères planctoniques et benthiques dans neuf carottes de sédiments marins dans un transect entre ~500–3,300 m de profondeur et ~31–49° S, les changements de la circulation océanique pendant la dernière déglaciation sont interprétés.

Un défi important en paléocéanographie consiste à établir des chronologies robustes pour les carottes de sédiments marins, ce qui est essentiel pour intégrer les informations fournies par les enregistrements paléoenvironnementaux dans différentes zones de l’océan, mais aussi à terre et dans des calottes glaciaires.

Afin d’explorer comment améliorer les chronologies des carottes étudiées ici, une étude téphrochronologique dans trois des carottes sélectionnées a permis d’identifier des éruptions volcaniques dans chaque carotte, en améliorant ainsi la robustesse de leurs chronologies

D’après les enregistrements produits, la circulation dans le SEP au cours des 20,000 dernières années révèle un océan glaciaire plus stratifié, les eaux les plus appauvries en ¹⁴C se trouvant dans l’océan Austral profond.

Pendant la déglaciation, d’importants changements de circulation sont observés, indiquant une convection plus vigoureuse et une meilleure ventilation des eaux profondes dans l’océan Austral. De plus, des valeurs anormalement appauvries en ¹⁴C sont observées pendant la déglaciation à des profondeurs baignées par les eaux profondes du Pacifique, ce qui pourrait indiquer l’influence d’une possible source hydrothermale.

 

Avancées méthodologiques dans l’estimation de la température de surface continentale par des observations microondes passives

29/11/2021 14:00

La température de surface des continents est une variable essentielle dans la modélisation du bilan énergétique global. Les mesures effectuées par les imageurs microondes passifs en orbite permettent d’estimer la température de la surface quelle que soit la couverture nuageuse contrairement aux mesures dans l’infrarouge qui ne sont pas utilisables sous les nuages. Néanmoins, plusieurs difficultés surviennent lors de l’utilisation de ces observations. Parmi celles-ci, la correction des écarts entre des observations provenant d’instruments différents par un inter-étalonnage des mesures, la détection des observations contaminées par des nuages en fonction de la fréquence d’observation et du type de nuage sont abordées dans cette thèse. Ou encore la création de cartes recensant les zones arides dans lesquelles la température en microondes correspond à celle de la sub-surface qui peut être différente de la température à la surface. Une méthode pour augmenter la résolution spatiale des températures de surface en se basant sur des relations statistiques avec d’autres variables est aussi présentée.

Soutenance de thèse diffusée simultanément sur  : https://youtu.be/mM1JViZeafI