Fête de la science à l'IPSL

05/10/2021 00:00

Migrations climatiques : passé, présent, futur / Climate Migrations: Past, Present, Future

21/09/2021 00:00

École thématique "Autour du 2°C" - Édition 2021

19/09/2021 00:00

Économie de la transition et Capitalisme vert

20/10/2023 14:00

Nouvelle séance du séminaire « Changement Climatique : Sciences, Sociétés, Politique » co-organisé par le Centre Alexandre-Koyré (EHESS-CNRS) et l’ENS (CERES).

Geoinformatics Data Acquisition, Processing, Quality Assessment and Geological Prospects

20/10/2023 12:30

Kuo-jen Chang est Professeur à la Taipei University of Technology.

Impact of finescale currents on biogeochemical cycles in a changing ocean

20/10/2023 11:00

Marina Lévy, LOCEAN-IPSL.

Modéliser l'évolution des plantes à fleurs au Crétacé et leurs rétroactions avec le climat

28/01/2022 14:00

Au Crétacé, l’évolution foliaire des plantes à fleurs, ou Angiospermes, vers de fortes densités de nervures et de stomates, suggère une augmentation de la conductance stomatique et des flux d’évapotranspiration sans précédent. Cependant, ces paléo-traits ne sont pas pris en compte dans les modèles de végétation qui visent justement à déterminer les effets de l’évapotranspiration sur le climat.

L’objectif de ma thèse est donc de modéliser l’évolution de la conductance stomatique des plantes à fleurs au cours du Crétacé et d’en évaluer ses effets sur les interactions et rétroactions climat-végétation. En combinant des données fossiles et des modèles écophysiologiques, je développe une paramétrisation innovante de la végétation proto-angiosperme dans le modèle de végétation ORCHIDEE qui considère une réduction conjointe de leurs capacités hydrauliques et photosynthétiques.

Avec le modèle couplé atmosphère-végétation dynamique LMDZOR, je montre que la radiation des Angiospermes génère des boucles de rétroactions positives. Dans un contexte de baisse de la teneur en CO₂ atmosphérique au cours du Crétacé, l’augmentation des capacités hydrauliques et photosynthétiques des plantes à fleurs constitue un avantage sélectif qui leur permet de (i) maintenir leur productivité, (ii) développer des forêts tropicales et remplacer les conifères dans les forêts tempérées et boréales et (iii) renforcer les précipitations et limiter ainsi l’effet du stress hydrique sur leur propre essor.

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During the Cretaceous, the leaf evolution of flowering plants, or angiosperms, towards high vein and stomata densities, suggests an unprecedented increase in stomatal conductance and evapotranspiration fluxes. Yet, these paleo-traits are not included in vegetation models which aim at evaluating the effects of evapotranspiration on climate.

The purpose of this study is to simulate the stomatal conductance evolution of flowering plants through the Cretaceous and assess their effects on climate-vegetation interaction and feedback. By combining fossil data and ecophysiological models, I develop a new parameterization of proto-angiosperm vegetation in the ORCHIDEE vegetation model which considers a reduction of both hydraulic and photosynthetic capacities.

With the LMDZOR coupled atmosphere-dynamic vegetation model, I show that angiosperm radiation triggers positive feedback loops. In a context of decreasing atmospheric CO₂ content during the Cretaceous, the rise in flowering plant hydraulic and photosynthetic capacities constitutes a selective advantage by allowing them to (i) sustain their productivity, (ii) develop tropical forests and replace conifers in temperate and boreal forests and (iii) enhance rainfall thus preventing water stress effect on their own development.

Informations pratiques

Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement
Orme des Merisiers
91190 Saint-Aubin
Bâtiment 714, pièce 1129

En ligne :
https://cnrs.zoom.us/j/96220812549?pwd=anZaclpPNmJsVUcxMGtZM01jSEtQdz09
ID de réunion : 962 2081 2549
Code secret : 0tfTm4

Modélisation du bilan d'énergie des lacs dans le modèle de surface continentale ORCHIDEE.

26/01/2022 14:00

Au regard de l’importance des lacs sur le climat et de leur rôle sociétal, il est pertinent de les implémenter dans les modèles de climats pour comprendre leur influence sur les différents cycles comme ceux de l’eau, du carbone, du méthane ou encore leur interaction avec la couche limite de l’atmosphère. Cette thèse vise à implémenter les lacs dans le modèle de surface continental ORCHIDEE. Nous avons choisi le modèle à une dimension Flake qui simule le bilan d’énergie des lacs.

Dans une première partie de cette thèse nous avons réalisé une analyse de sensibilité des différents paramètres su modèle Flake. Nous avons mis en avant que les températures de surface des lacs et les flux de chaleur de surface sont d’abord sensibles à la profondeur. Cependant selon l’intervalle de profondeur choisie (peu ou très profond), on remarque que l’influence de la profondeur est plus important pour les lacs peu profond. Le coefficient d’extinction qui mesure la pénétration du rayonnement solaire dans l’eau est lui aussi influent pour les lac de faible profondeur.

Dans la suite du travail, nous avons couplé ORCHIDEE avec Flake et testé plusieurs stratégies d’agrégation des profondeurs à plusieurs résolutions (0.25 et 0.5 degrés). Nous avons utilisé la base de données GloboLakes pour valider les températures de surface de lac et la base de données « Global Lake and River Ice Phenology Database » pour valider les périodes de gel. Nous avons utilisé 5 forçages atmosphériques différents et nous avons remarqué la forte sensibilité du couplage aux forçages choisis. La stratégie d’agrégation des profondeurs des lacs à l’échelle de la maille de calcul, quant à elle, influence peu les résultats.

Le modèle couplé a finalement montré de bons résultats. Pour chaque série, la médiane des erreurs obtenues sur les températures à varie entre 2.7 K et 3.2 K. Les périodes de gel sont en général surestimées. La médiane des erreurs sur la période de gel varie entre 20 et 41 jour selon le forçage utilisé.

Des pistes d’amélioration du couplage sont envisagées comme la paramétrisation spatiale du coefficient d’extinction et l’évolution temporelle des profondeurs contraintes par les mesures satellitaires du futur instrument SWOT. Enfin, dans une perspective à plus long terme, il est envisagé de coupler le modèle ORCHIDEE-FLake avec le modèle atmosphérique LMDZ.

 

Lien pour suivre la soutenance : https://bbb.lsce.ipsl.fr/b/ant-tkd-efy

Lidar 2µm à source hybride fibrée/solide pour la télédétection du CO2 atmosphérique

10/12/2021 10:00

Dans une perspective de réchauffement climatique global, il est essentiel de mieux comprendre et caractériser, à l’échelle planétaire, les cycles des principaux gaz à effet de serre et notamment du dioxyde de carbone (CO₂). Jusqu’ici, l’observation du CO₂ depuis l’espace a été réalisée avec des sondeurs passifs. Cependant, l’emploi d’un Lidar (radar laser) embarqué sur satellite pourrait permettre une couverture spatio-temporelle accrue ainsi qu’une réduction significative des biais de mesure. Cette thèse s’intéresse au développement d’un laser à 2.05μm, compatible avec la mesure du CO₂ par absorption différentielle (DIAL), en vue d’une future mission spatiale.

Pour répondre à la double contrainte robustesse/performance imposée par l’application spatiale, nous proposons une approche dite hybride, associant un laser entièrement fibré et un amplificateur cristallin. La partie « tout fibré », intrinsèquement compacte, robuste et exempte d’alignement
optique, a les propriétés requises mais l’énergie extractible par impulsion est limitée par des effets non-linéaire dans les fibres optiques. L’amplification en espace libre consiste en un simple passage dans un cristal Ho:YLF, nettement plus simple de mise en œuvre et moins sensible à l’alignement que les lasers en cavité espace libre. Ainsi, la source laser hybride conserve une importante robustesse, tout en atteignant des énergies importantes, inaccessibles aux amplificateurs fibrés mono-fréquences à 2.05μm.

À une fréquence de répétition de 1kHz, la source laser hybride fournit des impulsions de 9mJ, pour une durée de 187ns et une efficacité électro-optique de 2%, comparable avec les lasers d’autres missions lidar spatiales. Considérant ces résultats ainsi que les récentes avancées sur les détecteurs dans le proche infrarouge, une mission spatiale aux objectifs ambitieux pourrait voir le jour dans les années à venir.

Abstract

In a perspective of global warming, it is essential to better understand and characterize, at the global scale, the cycles of the main greenhouse gases and in particular of carbon dioxide (CO₂). Until now, passive sounders have been used for this purpose, but the use of space-borne Lidar (laser radar) could be a major step forward for the observation of CO₂, allowing a better spatial and temporal coverage and a significant reduction in the measurements biases. This thesis focuses on the development of a 2.05μm laser, compatible with CO₂ measurement by differential absorption (DIAL), for a future space mission.

To meet the dual constraint of robustness/performance imposed by the space application, we propose a hybrid approach, combining an all-fiber laser and a bulk amplifier. The all-fiber part, intrinsically
compact, robust and free of optical alignment, has the required properties but the extractable energy per pulse is limited by non-linear effects in the optical fibers. The free-space amplification consists of a simple pass through a Ho:YLF crystal, which is significantly simpler to implement and less sensitive to alignment than free-space laser cavity. Thus, the hybrid laser source keeps an important robustness, while reaching important energies, unattainable to single frequency fiber amplifiers at 2.05μm.

At a repetition rate of 1kHz, the hybrid laser source provides 9mJ pulses, for a duration of 187ns and an electro-optical efficiency of 2%, comparable with other lasers for space lidar missions. Considering these results and the recent advances in near-infrared detectors, a space mission with ambitious objectives could be launched in the coming years.

Informations pratiques

La soutenance de thèse se tiendra à l’École Polytechnique – Amphithéâtre Becquerel le vendredi 10 décembre 2021 à 10h00. Vous trouverez ci-après le lien de connexion à la visioconférence.

The thesis defense which will be held at Ecole Polytechnique – Amphithéâtre Becquerel on Friday, December 10, 2021 at 10:00 am. You will find below the link to the web conference.

Lien/link : https://rdv.onera.fr/soutenance_jl