Vendredi de l'OVSQ - Le climat et les énergies : Que faire ? Réflexions sur des solutions réalistes

21/10/2022 12:30

La météo en Antarctique. Observer l’actuel - Prévoir l’avenir

18/10/2022 17:30

Exploration de l’emballement de l’effet de serre de la vapeur d'eau via un modèle 3-D de climat planétaire, le PCM-Générique

11/10/2022 15:00

Sedimentary leaf waxes as molecular tools to reconstruct hydroclimate/vegetation in southern South America: step by step, from lake core tops to downcore records

21/03/2023 13:00

Sergio Contreras est professeur à l’Université de Concepcion (Chili).

Large-eddy simulation resolving buildings and tree crowns for urban micrometeorology

20/03/2023 14:00

Séminaire du LMD à l’ENS.

Que peuvent nous apprendre les climatosceptiques ?

16/03/2023 18:00

Atelier de discussion organisé par Anna Vayness (ENS-PSL).

Caractérisation expérimentale et modélisation de la dispersion atmosphérique en vent faible et en milieu bâti

11/02/2025 14:00

La dispersion atmosphérique en conditions de vent faible est souvent mal prise en compte voire négligée dans les études d’impact. Dans de telles conditions, les mécanismes de dispersion subissent des modifications importantes, les propriétés de la turbulence (spectre, anisotropie) sont sensiblement différentes, et le méandrement, caractérisé par des oscillations de basse fréquence de la direction du vent à l’échelle sub-méso, devient souvent prédominant, entraînant une forte variation de la concentration sur une large plage angulaire autour de la source. Le développement de modèles prenant en compte ces processus est d’autant plus difficile que l’on constate un manque de données expérimentales pour ce type de situations, notamment en milieu bâti.

La thèse inclut un volet expérimental et un volet modélisation. La partie expérimentale réalisée au SIRTA (Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmosphérique, installé sur le campus de l’école Polytechnique à Palaiseau en milieu péri-urbain) comporte deux parties. La première est dédiée à l’analyse statistique de mesures haute fréquence des composantes du vent sur une période de trois ans pour étudier les propriétés du méandrement et son interaction avec la turbulence. La seconde consiste en la réalisation et l’analyse de campagnes de mesures pour acquérir des données expérimentales de dispersion d’un gaz traceur (Hélium) en milieu bâti et en conditions de vent faible.

La partie modélisation porte sur la définition et la validation d’une méthodologie de modélisation CFD avec le code open source code_saturne adaptée à ces situations, en s’appuyant sur les cas documentés pendant les campagnes expérimentales, notamment ceux présentant du méandrement. Quatre approches de type RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) ou URANS (Unsteady Reynolds Averaged Navier Stokes) sont étudiées :

• Une simulation en régime stationnaire intégrant des conditions aux limites constantes ;
• Une simulation pseudo-instationnaire impliquant une combinaison de cas stationnaires, réalisée avec différentes conditions d’entrée représentatives de la variation temporelle des conditions météorologiques pendant l’essai ;
• Une simulation stationnaire avec modification de la diffusion horizontale ;
• Une simulation en régime instationnaire avec des conditions aux limites variables.

 

Dans le but de valider les différentes approches, des comparaisons entre les résultats de modélisation obtenus et les mesures ont été réalisées, tant pour les variables dynamiques que pour la concentration du traceur.

Interactions entre la Température et la Composition Atmosphérique de la Surface à la Stratosphère

11/02/2025 14:00

Depuis 2017, mes recherches, couvertes dans ce manuscrit, se sont concentrées sur l’étude des températures et de leur relation avec la chimie atmosphérique, notamment la température de surface de la Terre (Tskin), en utilisant l’instrument IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer). Tskin est une variable sous-estimée dans l’étude du climat en raison des défis liés à sa mesure par satellite et aux problèmes d’inversion. Dans ce manuscrit je décris le développement d’un produit Tskin fiable à partir d’algorithmes basés sur l’intelligence artificielle. Je démontre l’importance de la Tskin dans l’étude du changement climatique, des îlots de chaleur urbains, des événements extrêmes, ainsi que dans la volatilisation des engrais du sol.

Par la suite, mes travaux ont porté sur les températures stratosphériques, où j’ai étudié leur lien avec l’ozone et les effets des épisodes de réchauffement stratosphérique soudain, fréquents en Arctique et rares en Antarctique où un cas d’étude en 2019 a été analysé.

Plus proche de la surface, j’ai exploré la température humide, un indice de confort thermique, dans la péninsule Arabique, mettant en évidence son impact sur le confort thermique dans des villes comme Dubaï et Abu Dhabi.

Le travail présenté ici se poursuivra jusqu’au moins 2040, avec le lancement d’instruments tels que IASI-Nouvelle Génération, qui offrira une résolution spectrale plus fine, et IRS (Infrared Sounder), qui apportera une résolution spatiale et temporelle améliorées.

Le développement instrumental LIDAR et son apport à l’étude de la dynamique atmosphérique et du cycle du carbone

24/01/2025 14:00

Les puits océaniques et biosphérique terrestre de CO₂ limite actuellement les effets de l’injection anthropique massive de CO₂ d’origine fossile dans l’atmosphère. Cependant le réchauffement actuel global de 1.5°C atteint en 2024 comparé à l’ère préindustrielle pose question sur l’évolution de la variabilité temporelle et spatiale des puits de CO₂ mais aussi des émissions de CH₄ dans le futur. L’estimation et la caractérisation des flux de carbone surface-atmosphère à différentes échelles reposent à la fois sur des observations et sur notre capacité à modéliser le transport atmosphérique et les propriétés de surface. L’enjeu de la fiabilité de ces estimations est considérable pour guider les politiques de contrôle/réduction des émissions mais aussi pour développer des futurs puits naturels/ artificiels de carbone.

Dans ce contexte, j’ai mené un travail de développement instrumental LIDAR de rupture dans les observations notamment de gaz à effet de serre. Un observatoire LIDAR mobile 3D a été développé pour mesurer les champs et les flux associés de vent, température, eau et carbone (CO₂ et CH₄) dans l’atmosphère. En parallèle, j’ai travaillé sur la mesure spatiale en étant co-investigateur de la mission LIDAR MERLIN (CH₄). Au-delà des apports à la science fondamentale, ces développements instrumentaux ont trouvé diverses applications industrielles.

En parallèle, je me suis aussi intéressé aux processus de transport des scalaires dans la couche limite atmosphérique en considérant les transitions diurnes et de surface (urbaine-rurale, désert-végétalisé) et les interfaces atmosphériques (surface et troposphère libre) de l’échelle turbulente (diffusivité) au transport longue distance. Concernant le cycle du carbone, j’ai étudié la variabilité atmosphérique de CO₂ notamment en région périurbaine et j’ai mis au point différentes méthodes de calcul de flux de surface (eddy-covariance, bilan de masse) en traitant la continuité d’échelle.

Ces travaux sont le fruit d’un travail d’équipe résultant de contributions du personnel technique du laboratoire et d’étudiants en stage, thèse et post-doctorat.