Histoire de l'énergie et de la transition énergétique

29/03/2022 18:00

33e Journées Scientifiques de l’Environnement (JSE)

21/03/2022 18:30

Autour des 2 premiers volets du 6ème rapport du GIEC

21/03/2022 18:00

ClimSnow : genèse, déploiement et enjeux d’un service climatique sectoriel original pour l’adaptation au changement climatique du tourisme hivernal en stations de montagne

27/10/2023 11:00

Samuel Morin est chercheur et directeur du CNRM (UMR Météo-France – CNRS).

A biological oceanographer's perspective on understanding future ocean states

24/10/2023 11:00

Séminaire du LOCEAN

Climate of Mars: the deep past, and the near future

23/10/2023 16:30

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Analyse numérique à haute résolution de l'interaction surface-rivière-plaines d'inondation-atmosphère dans le bassin de La Plata Basin

26/04/2022 15:00

Les plaines d’inondation tropicales sont des régions inondées temporairement ou en permanence dû au débordement des rivières sur des zones de faible relief. Les plaines d’inondation peuvent avoir un régime annuel d’inondation prévisible ce qui en fait d’importants écosystèmes avec une riche biodiversité qui fournissent de nombreux services écologiques. Le Pantanal, l’une des plus grandes plaines d’inondation au monde, est la région d’étude de cette thèse. L’objectif est de développer un schéma de plaines d’inondation pour le modèle de surface ORCHIDEE compatible avec des modèles atmosphériques à haute résolution pour les raisons suivantes :

(1) pour améliorer la représentation de l’impact des plaines d’inondation sur les cycles de l’eau et de l’énergie dans ORCHIDEE,

(2) étudier la dynamique des plaines d’inondation du Pantanal

et (3) évaluer l’impact des plaines d’inondation sur les interactions sol-atmosphère sur cette région.

Dans un premier temps, la version originale à basse résolution des plaines d’inondation dans ORCHIDEE a été utilisée pour montrer l’importance d’inclure les plaines d’inondation dans les modèles de surface parce que cela améliore la représentation du cycle de l’eau et permet de représenter des flux plus réalistes entre la surface et l’atmosphère.

Le schéma de plaines d’inondation à haute résolution développé dans cette thèse est basé sur la construction d’un graphe de routage des rivières sur une grille atmosphérique utilisant des modèles numériques de terrain conditionnés hydrologiquement à haute résolution via le concept d’Unité de Transfert Hydrologique (HTUs). Un outil de pré-traitement flexible et parallélisé a été développé pour faciliter et améliorer la construction du graphe de routage des rivières sur différents types de grilles atmosphériques ce qui facilite l’intégration de données additionnelles qui sont requises pour la représentation des plaines d’inondation. Ce schéma doit faire face à de nouvelles problématiques liées à la résolution telles que la possibilité pour un HTU d’inonder ses voisins. Ce schéma a été validé en comparaison avec des observations et avec la version précédente dans ORCHIDEE.

La comparaison des simulations avec et sans plaines d’inondation forcées par des forçages atmosphériques à différentes résolution a permis d’évaluer :

(1) l’impact des plaines d’inondation sur les variables en surface

et (2) comment la résolution affecte la simulation de la dynamique des plaines d’inondation.

Le schéma des plaines d’inondation à haute résolution a été utilisé dans une simulation du modèle RegIPSL (modèle couplé entre ORCHIDEE et WRF) pour étudier comment celui-ci modifie les interactions surface atmosphère sur la région du Pantanal et comment il impacte localement ou à distance sur le climat d’Amérique du Sud.

La thèse a été réalisée en cotutelle entre l’Institut Polytechnique de Paris et l’université de Buenos Aires.

Étude de processus-clés de la couche limite nuageuse en Arctique

08/04/2022 14:00

L’étude de l’atmosphère arctique présente un intérêt scientifique grandissant, la température de sa surface augmentant deux à trois plus fois rapidement que dans le reste du monde. Par la modulation qu’ils exercent sur le rayonnement, les nuages apparaissent comme un élément crucial du bilan d’énergie du système océan-glace-atmosphère en Arctique. Pourtant, la formation et la persistance de ces nuages sont toujours mal représentées dans les modèles atmosphériques, de même que la couche limite où ils se forment et résident. Une meilleure compréhension des rétroactions entre les nuages et les surfaces de glace est cruciale pour analyser et prédire l’évolution du climat en Arctique.

Dans le cadre du projet innovant IAOOS (Ice Atmosphere arctic Ocean Obverving System), un système d’observation intégré à bord de bouées dérivant dans l’océan arctique a permis de collecter simultanément et en temps réel des informations relatives à l’état des couches supérieures de l’océan, de la basse atmosphère et de la glace de mer arctique. Une partie de ces observations a été effectué lors de la campagne de terrain N-ICE (Norwegian Young Ice Experiment) au nord du Svalbard en 2015. Ce jeu de données comporte un grand nombre d’observations météorologiques, radiatives et à la surface.  Les travaux menés dans le cadre de cette thèse visent à mieux quantifier les différents termes du bilan d’énergie à la surface dans des conditions environnementales et de surface variées et d’améliorer la représentation dans le modèle régional Polar-WRF des nuages dans la couche limite arctique.

Une première étude cherche à comprendre comment la représentation spatiale des mesures de flux radiatifs au-dessus l’océan Arctique peut être améliorée à partir de données lidar et d’observations satellitaires. Une analyse du bilan radiatif identifie des biais sur les flux LW et SW dans les données satellitaires classiques (CERES-EBAF et CERES-SYN) et les réanalyses (ERA-Interim et ERA5) liés à la température, l’albédo de la surface et la représentation des nuages. Une méthode innovante, reposant sur un modèle de transfert radiatif, a ensuite été développée pour estimer les flux LW et SW et l’épaisseur optique du nuage à partir des observations lidar obtenues sur les plateformes IAOOS.

Dans un second temps, l’intérêt est porté à la représentation de l’occurrence des nuages dans le modèle météorologique Polar-WRF, à l’influence des nuages et de l’albédo de la neige au-dessus de la banquise sur le bilan d’énergie et la stabilité de la couche limite, et au rôle de la couche limite sur la phase des nuages en Arctique. Des études de sensibilité du modèle Polar-WRF ont permis d’analyser l’effet du choix des schémas de couche de surface et de couche limite et d’estimer l’influence d’une modification de la paramétrisation de l’albédo de la neige sur trois périodes distinctes: l’hiver avec le passage de systèmes dépressionnaires, le printemps avant et pendant la fonte de la neige en surface. L’influence des résistances thermique et humide dans la couche de surface sur l’occurrence des nuages et le type d’hydrométéores qui les composent a finalement été étudiée. Cette méthodologie permet de hiérarchiser les processus dominants dans la fréquence d’occurrence des nuages, leurs propriétés optiques et leurs impacts radiatifs à la surface de la banquise, et d’esquisser des piste d’amélioration.

 

Impacts des changements globaux sur les coraux massifs Porites et Diploastrea de l'Océan Pacifique

24/03/2022 14:00

Les coraux tropicaux sont des archives naturelles qui permettent d’une part, de reconstruire la variabilité océanique et, d’autre part, d’évaluer les impacts du réchauffement climatique et de l’acidification des océans sur ces organismes calcifiants.

À partir d’un jeu de données unique issu de 40 colonies de corail massif couvrant l’ensemble du bassin Pacifique, de nouvelles calibrations de température ont été développées via l’analyse géochimique élémentaire de leur squelette pour la période 2010-2016. Ainsi, l’utilisation de l’approche « multi-traceurs » couplant Sr/Ca-Li/Mg permet de réduire les incertitudes de reconstruction des températures à ± 0,87 °C. Grâce à cela, deux séries temporelles de température dérivées de colonies de Porites et de Diploastrea de Palaos (Micronésie) ont été comparées. Celles-ci révèlent une discordance marquée des variations temporelles selon le traceur utilisé ou le genre étudié et donc, la nécessité de mieux comprendre les processus de bio-minéralisation. Pour cela, l’analyse géochimique (B/Ca et δ11B) de squelettes coralliens a été réalisée afin de reconstruire les propriétés chimiques des carbonates au sein du fluide de calcification.

Ce travail doctoral met en évidence la capacité des coraux massifs à réguler la chimie des carbonates de leur cf avec, pour Porites une hausse du pHcf (~ 8,4) à la fois sur un site témoin (pHsw ~ 8,03) et sur un site naturellement acide de Palaos (pHsw ~ 7,85), favorisant ainsi le processus de calcification.

À l’échelle du bassin Pacifique, il en résulte que la température conjointement à la chimie des carbonates de l’eau de mer (pHsw, DICsw et Ωsw) pilotent cette régulation interne ainsi que les paramètres de croissance. Parmi eux, la densité du squelette des Porites diminue de 14 % en condition acide, ce qui pourrait à terme, les rendre plus vulnérables.

En revanche, la régulation interne du genre Diploastrea semble plus sensible au réchauffement de l’océan et mérite donc une attention particulière dans les études futures afin d’évaluer leur capacité à supporter ce réchauffement conjugué à l’acidification des océans.