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

Journée scientifique et technique au SIRTA

17/09/2021 00:00

Constraining carbon cycle processes at national and ecoregional scales using radiocarbon

28/11/2024 11:00

Séminaire du LSCE.

Surrogate-based data assimilation for large-eddy simulation of microscale pollutant dispersion

26/11/2024 11:00

In this work, we design a reduced-cost data assimilation based on an ensemble Kalman filter (EnKF) that combines in situ concentration measurements with LES model predictions to reduce uncertainty in large-scale atmospheric forcing parameters.

Présentation du pôle Océan ODATIS

25/11/2024 16:00

Présentation des diverses activités et composantes du pôle national de données et services Océan.

Statistical and dynamical aspects of extreme heatwaves in the mid-latitudes

18/06/2024 15:00

Heatwaves are increasing both in frequency and intensity as a result of anthropogenic global warming. This PhD studies statistical and dynamical aspects of extreme and very extreme heat events in the mid-latitudes with a particular focus on European heatwaves. It addresses the questions of the maximal near-surface air temperatures that can be reached during a heatwave event, the difference between the physical mechanisms leading to extreme vs very extreme heatwaves, the possibility to simulate efficiently very extreme heatwaves in a climate model and the dynamical evolution of extreme heatwaves with global warming.

The first part of the PhD investigates statistical aspects of extreme heatwaves. It addresses the question of the upper bound for near-surface air temperatures. The approach is based on Extreme Value Theory (EVT) and I compare the results of this method to the physical processes that fundamentally limit the increase of air surface temperatures. The shortcomings of the traditional EVT approach are demonstrated and I propose an approach to alleviate the latter by physically constraining the fit of the EVT-based probability distributions.

The second part of the PhD addresses the question of the dynamical mechanisms by which the climate system organizes to produce intense heat events. I first show in a long control run of a climate model that extreme heat events tend to be typical, i.e. to be more similar to each other than moderate heat events. Because the study of extremes is impaired by a strong under-sampling problem, I then detail the interest of using so-called rare events algorithms which allow to sample more extremes than regular simulations can provide. I apply such a rare events algorithm in the IPSL-CM6A-LR model to sample extreme and very extreme hot summers inWestern Europe under pre-industrial, present and future conditions of anthropogenic forcings. In particular I investigate changes in the dynamics leading to these extreme summers in the different periods. I show that, in the model, global warming is associated to a decrease of the variability of the atmospheric circulation but to an increase of the thermodynamic variability.

The work presented in this thesis demonstrate the interest of bridging the gap between physical and statistical approaches for the study of extreme and very extreme climate events. I show in particular that using techniques like rare events algorithms allows to answer physical questions about the climate system that are out of reach for classical methods.

Synergie entre les observations sol pour une meilleure compréhension des processus pilotant le cycle de vie des brouillards et le développement d’un outil d’aide à la prévision immédiate

26/06/2024 14:00

Le brouillard perturbe fortement les transports terrestres, aériens ou maritimes, et est à l’origine de pertes en vies humaines et de coûts financiers importants. Bien prévoir le brouillard est donc un enjeu essentiel. Cependant il reste encore beaucoup d’incertitudes sur les interactions entre les différents mécanismes contrôlant la variabilité du brouillard aux très fines échelles.

Les travaux présentés montrent dans quelles mesures la synergie entre les observations de terrain permet une meilleure compréhension des processus pilotant le cycle de vie des brouillards et le développement d’un outil d’aide à la prévision immédiate.

L’approche consiste à s’appuyer sur des mesures issues d’observations pérennes réalisés à l’observatoire SIRTA, et intensives réalisées lors de campagnes de mesures. D’importants développements algorithmiques ont parallèlement été menés et sont exposés dans ces travaux pour améliorer la qualité et l’homogénéité des jeux de données exploités par la suite. Ils permettent alors de décrire les propriétés dynamiques, radiatives, et thermodynamiques de la couche atmosphérique de surface, ainsi que les propriétés microphysiques et chimiques des aérosols et des gouttelettes, avec une fine résolution spatio-temporelle.

J’ai ainsi identifié des paramètres clés pour mieux anticiper les phases de formation et dissipation des brouillards, et analysé des données issues d’instrumentation novatrice comme les radars nuage, la radiométrie micro-onde ou encore les lidars Doppler. L’exploitation originale de certaines variables a permis le développement de modèles conceptuels et d’un outil d’analyse intégrateurs de données sol (PARAFOG) pour aider les utilisateurs à anticiper les grandes phases du cycle de vie des brouillards.

Ce travail est le fruit d’un travail d’équipe résultant du co-encadrement de 2 thèses, 5 post-doctorants et de plusieurs stages de Masters. Il a également été possible grâce à la qualité des mesures de l’observatoire SIRTA, résultat d’un travail rigoureux et exemplaire de ses équipes technique et informatique.

L’eau souterraine, une ressource en eau critique pour les forêts et les sociétés humaines en état de stress hydrique

26/06/2024 14:00

Les eaux souterraines jouent un rôle majeur pour les écosystèmes et nos sociétés, tout particulièrement dans les régions du monde soumises au stress hydrique où elles constituent une ressource en eau critique. Comment améliorer durablement l’exploitation et la gestion de cette ressource invisible et si difficile à appréhender ? Nous avons besoin de mieux comprendre les conditions d’entrée de l’eau dans les aquifères pour mieux comprendre la disponibilité de la ressource d’eau souterraine pour les différents usages humains.

Ce rapport tentera d’apporter des éléments de réponse à cette vaste problématique en mêlant des approches classiques de l’hydrogéologie quantitative avec de la géophysique, de l’isotopie, de l’écologie fonctionnelle ou encore des approches tirées de l’hydrologie spatiale. Ces travaux sont menés dans deux zones contrastées et complémentaires : i) la région méditerranéenne et ii) le Sud-Ouest de Madagascar. Les travaux y sont menés à deux échelles différentes, échelle de la parcelle dans le premier cas et échelle régionale à nationale dans le deuxième.

Les résultats s’organisent en deux grandes parties. La première partie traite du développement de méthodologies permettant d’améliorer la caractérisation de la structure et du fonctionnement des hydrosystèmes karstiques en contexte forestier. Les résultats sont ensuite utilisés pour améliorer les connaissances de l’utilisation de l’eau par les arbres. La deuxième partie consiste à proposer des approches adaptées au contexte humanitaire pour explorer les eaux souterraines dans des milieux hydrogéologiques complexes. Ce travail se poursuit avec le développement d’outils de gestion qui permettent de suivre la dynamique des eaux souterraines et d’estimer la recharge à l’échelle régionale.

En perspective et dans la continuité des travaux précédents, deux axes de recherche se dessinent pour les prochaines années : i) l’amélioration de la caractérisation de l’eau disponible pour les arbres en milieu forestier et ii) la caractérisation de l’impact de la disponibilité en eau souterraine sur la santé humaine dans un contexte de stress hydrique intense.