Ateliers de Modélisation de l'Atmosphère (AMA) 2024

15/01/2024 09:00

Rétrospective sciences 2023

12/01/2024 17:00

Questions sur le climat : 30 ans d'alerte, pourquoi si peu de résultats ?

04/12/2023 16:00

Observation par satellite des nuages de glace perturbés

19/07/2023 14:00

L’exposé de Johannes Quaas combine des études sur les perturbations des nuages de glace en analysant les observations par satellite. The talk combines studies of perturbations to ice clouds by analysing satellite observations.

The art of climate model evaluation : example of ENSO

18/07/2023 11:00

Climate models help us understand the complexity of Earth’s climate, forecast the next seasons and predict the influence of anthropogenic forcings. It is therefore important to evaluate the performance of these models relative to observational datasets, to build confidence and to improve them.

Sea level extremes and compounding marine heatwaves in coastal Indonesia

18/07/2023 11:00

Low-lying island nations like Indonesia are vulnerable to sea level Height EXtremes (HEXs). When compounded by marine heatwaves, HEXs have larger ecological and societal impact. Here we combine observations with model simulations, to investigate the HEXs and Compound Height-Heat Extremes (CHHEXs) along the Indian Ocean coast of Indonesia in recent decades.

L’hydroélectricité à l’épreuve du changement climatique : modélisation couplée des systèmes hydrologiques et électriques pour l’adaptation et l’atténuation

18/11/2024 14:00

French hydropower production is expected to undergo major changes in the coming years. On the one hand, global warming intensifies seasonal precipitation contrasts and increases evaporative demand, altering river flows and, consequently, the water resources available for hydropower plants. On the other hand, the growing integration of variable renewable energies, encouraged by CO₂ emission mitigation policies, changes the flexibility requirements of the electrical system. Finally, the management of hydropower reservoirs also depends on the evolution of other water uses.

In this thesis, we propose an integrated modeling approach to simulate and quantify these different effects and their interaction. Our approach is based on the coupling of a land surface model (LSM) and a power system optimization model (PSM), enabling us to jointly represent the constraints related to climate and the electrical system. We represent the multipurpose operation of hydropower reservoirs in the LSM and use the power generation time series simulated by the PSM as a target to guide reservoir operations. Conversely, the hydropower production constraints used in the PSM are defined based on LSM simulations.

We show that this integrated approach enhances both the representation of river flows in the climate model and of production dispatch in the PSM. Most importantly, it allows us to simulate the response of hydropower production to different scenarios of climate change and power system configurations. Regarding the future of hydropower production in France, we find a limited impact of climate change at the annual scale but more pronounced seasonal contrasts, with increased production in winter and decreased production in summer.

Besides, the integration of variable energy modifies the production pattern of reservoir power plants and increases the value of the flexibility provided by hydropower reservoirs. However, our study also highlights significant uncertainty in future production levels and electricity prices, linked to uncertainties in climate projections and the future cost of decarbonized thermal power plants.

Compréhension des processus liés à la production primaire brute pour la modélisation des surfaces continentales

20/11/2024 14:00

Les surfaces continentales constituent la composante la plus incertaine du cycle du carbone. De multiples processus contribuent en effet à la très grande variabilité spatiotemporelle du flux de production primaire brute (gross primary production, GPP), dont la photosynthèse, le transfert radiatif dans la canopée et la phénologie.

Les modèles de surfaces continentales synthétisent notre compréhension de leur fonctionnement, de l’échelle du site à celle du monde. Des données in situ et satellitaires variées nous permettent d’évaluer les variables simulées ou d’étalonner les paramètres des processus représentés, via des techniques d’assimilation de données. Je présente une douzaine d’études auxquelles j’ai contribué, d’abord dans la continuité de ma thèse sur la phénologie, pour des types de plantes fonctionnels décidus comme sempervirents. J’ai transitionné de la phénologie foliaire vers celle de la GPP, et je me suis intéressée à des proxys de la GPP, sachant qu’elle n’est plus directement mesurable à partir de l’échelle de l’écosystème. J’ai d’abord étudié la fluorescence induite par le soleil (sun-induced fluorescence, SIF), puis l’absorption de l’oxysulfure de carbone (carbonyl sulfide, COS) par la végétation. J’ai pour perspective de mieux caractériser la réponse de la GPP aux événements de stress abiotiques (sécheresses et températures élevées) qui vont s’intensifier dans le cadre du changement climatique, mettant en danger le fonctionnement des écosystèmes.

 

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Understanding processes related to gross primary production for land surface modelling Land surfaces are the most uncertain component of the carbon cycle. Multiple processes indeed contribute to the very high spatiotemporal variability of the gross primary production (GPP) flux, including photosynthesis, radiative transfer in the canopy and phenology. Land surface models synthesize our understanding of how they work, from the site scale to the global scale. Various in situ and satellite data allow us to evaluate the simulated variables or calibrate the parameters of the represented processes, via data assimilation techniques.

I present a dozen studies to which I contributed, first in the continuation of my thesis on phenology, for plant functional types both deciduous and evergreen. I transitioned from the leaf phenology to the phenology of GPP, and I became interested in proxies of GPP, knowing that GPP is not directly measurable starting from the ecosystem scale.

I first studied solar-induced fluorescence (SIF), then the uptake of carbonyl sulfide (COS) by continental vegetation. My aim for the future is to better characterize the response of GPP to abiotic stress events (droughts and high temperatures) which will intensify in the context of climate change, endangering the functioning of ecosystems.

 

The defense will be in French, with slides in English.

Mise en œuvre des outils d’interprétation des données WISDOM, le radar du Rover de la mission ExoMars, sur des analogues martiens et sur Mars

25/11/2024 14:00

Le rover Rosalind-Franklin de la mission ExoMars (ESA / NASA) explorera le sous-sol de Mars à partir de 2030 à la recherche d’éventuelles traces de vie passée protégées des conditions hostiles de surface. Dans cette optique, il emportera à son bord une foreuse qui prélèvera des échantillons jusqu’à 2 m de profondeur. Pour guider la sélection des sites de forage, le radar à pénétration de sol (Ground Penetrating Radar, GPR) WISDOM (Water Ice Subsurface Deposits Observation on Mars) caractérisera la structure géologique et la composition des premiers mètres de la sous-surface.

Dans ce contexte, cette thèse s’attache à valider et améliorer la chaîne de traitement des données de WISDOM, ainsi qu’à développer de nouveaux outils d’interprétation. Ces outils ont été testés sur des mesures collectées dans des environnements aux morphologies variées et relativement analogues à celles que l’on peut trouver sur Mars. Une campagne de tests au Svalbard (Norvège arctique) a notamment été préparée et conduite pendant cette thèse. Les résultats de cette campagne ont, en particulier, inspiré le développement d’outils de simulation 3D parfois indispensables pour lever les ambiguïtés inhérentes à l’interprétation des observations GPR.

Par ailleurs, une méthode de détermination de la taille typique des hétérogénéités ou des diffuseurs dans les milieux hétérogènes a été développée et validée par simulations puis sur des données expérimentales. Cette méthode s’appuie sur l’analyse spectrale des signaux diffusés dans les données des radars et peut s’appliquer à tous les GPR large bande. La nécessité d’un tel outil a émergée du constat que les données GPR acquises dans des environnements naturels et notamment sur la Lune et sur Mars présentent souvent uniquement des signaux diffusés. Ce manuscrit propose la première application de cette méthode à des donnés collectée sur Mars.