Atelier national sur les nuages polaires

24/06/2025 09:00

SIRTA / ICEO : Journée Scientifique 2025

24/06/2025 09:00

Evénement de clôture projet FAIR-EASE

12/06/2025 09:00

Simulating Future Air Quality and Health Impacts under Energy Transition Scenarios in the U. S.

30/09/2022 14:00

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Elevated Moist Layers in the Mid Troposphere and observing them from space

26/09/2022 10:00

Marc Prange from the Meteorological Institute of the Universität Hamburg is visiting LSCE-IPSL.

Molecular network and SFC/MS/MS for the characterization of complex mixtures

23/09/2022 12:00

David Touboul est DR CNRS en chimie analytique à l’Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN) de Gif-sur-Yvette.

Fires, land use, and forest loss in the South American Chaco: Understanding the links between fires, climate, ecosystems, and human activity through remote sensing

11/12/2024 14:00

This thesis investigates the fire dynamics of the South American Chaco region, focusing on recent changes and potential links to deforestation and land use. Covering about 1,100,000 km², the Chaco includes the Gran Chaco dry tropical forest and the Esteros del Ibera wetlands, with a wet eastern subregion and a dry western subregion. The region’s fire regimes have evolved significantly due to human activities and climate change.

The research addresses key questions, including the temporal and spatial distribution of fires over the last two decades, the connections between fire regimes and land use changes such as deforestation and agricultural expansion, and the influence of meteorological and climatic factors. Additionally, it explores the relationship between biomass production, fuel flammability, and precipitation along a humidity gradient. Findings reveal distinct fire dynamics between the Wet and Dry Chaco, with differing seasonal patterns and precipitation impacts. Fires in the Dry Chaco are closely linked to deforestation, while those in the Wet Chaco occur in both dry and wet seasons without major land cover changes.

A Fire Weather Index (FWI) was developed to study fire weather changes and their connections to climate variability, including ENSO events. Machine learning models identified key drivers of fire size, such as elevation, wind speed, and vegetation type, while highlighting the varying roles of human and environmental factors. This research provides the first regional-scale analysis of fire ecology in the Chaco, offering insights that may apply to other fire-prone regions worldwide.

 

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Cette thèse explore les dynamiques des incendies dans le Chaco sud-américain, en s’intéressant aux changements récents et aux liens potentiels avec la déforestation et l’utilisation des terres. Le Chaco couvre environ 1.100.000 km² et comprend la forêt sèche tropicale du Gran Chaco et les zones humides des Esteros del Iberá, avec une sous-région orientale humide et une sous-région occidentale sèche. Les régimes d’incendies de cette région ont considérablement évolué sous l’effet des activités humaines et des changements climatiques. Les recherches ont abordé plusieurs questions clés : la distribution temporelle et spatiale des incendies au cours des deux dernières décennies, les liens entre les régimes d’incendies et les changements d’utilisation et de couverture des terres, ainsi que l’influence des facteurs météorologiques et climatiques.

En outre, elles examinent les relations entre la production de biomasse, l’inflammabilité des combustibles et les précipitations le long d’un gradient d’humidité. Les résultats révèlent des dynamiques d’incendies distinctes entre le Chaco humide et sec, avec des modèles saisonniers différents et des impacts contrastés des précipitations. Les incendies dans le Chaco sec sont étroitement liés à la déforestation, tandis que ceux du Chaco humide se produisent en saison sèche et humide, sans changements significatifs de la couverture terrestre. Un indice météorologique des incendies (FWI) a été développé pour étudier les changements climatiques et leur relation avec les régimes d’incendies, y compris les événements ENSO.

Des modèles d’apprentissage automatique ont identifié les principaux facteurs influençant la taille des incendies, tels que l’altitude, la vitesse du vent et le type de végétation, tout en mettant en évidence les rôles variés des facteurs humains et environnementaux. Cette recherche constitue la première analyse à l’échelle régionale de l’écologie du feu dans le Chaco, offrant des perspectives applicables à d’autres régions à risque d’incendies dans le monde.

Dynamics of Atmospheric Blocking and its Link to Extreme Temperature Events

10/12/2024 15:00

Atmospheric blocking is a key feature of mid-latitude weather. It is defined as a flow configuration, in which a quasi-stationary anticyclonic circulation anomaly disrupts the prevailing westerly flow. This pattern is often linked to various weather extremes. Despite its importance, blocking mechanisms are not fully understood. Accurately representing blocking in climate models is still challenging, and weather forecasting models struggle to predict the onset and duration of blocking. This thesis aims to enhance the understanding of blocking mechanisms and their links to temperature extremes by exploring three aspects:

(i) The contribution of dry and moist processes to blocking circulation: Using a dry General circualtion model whose climatology is close to the reanalyses, I showed blocking events have similar characteristics in the model and the reanalyses but are rarer in the model. It means there is no specific property of blocking that cannot be simulated by the dry model.

(ii) Heatwaves and Blocking: This study explores the link between temporally evolving heatwaves and atmospheric blocking using a quasi-Lagrangian framework. It highlights how blocking characteristics are linked to heatwave occurrences and their properties.

(iii) Gulf Stream and Blocking Dynamics: Using ECMWF-IFS sensitivity experiments, this study examines how surface latent heat fluxes from the Gulf Stream influence blocking formation and maintenance.

Effets urbains sur l'hydroclimat : analyses observées et modélisées

13/12/2024 14:00

La gestion de l’eau urbaine évolue en réponse à l’augmentation de la population urbaine, à la demande croissante en approvisionnement en eau, au changement climatique, et aux modifications régionales de l’hydroclimat induites par la ville. Assurer une approche durable de la gestion de l’eau urbaine nécessite une compréhension approfondie de l’hydroclimat urbain. Cette thèse aborde ce besoin en étudiant les effets urbains sur les précipitations, les influences sur les propriétés des surfaces naturelles, et les interactions entre les systèmes atmosphériques et hydrologiques dans la formation de l’hydroclimat urbain. Une approche multidisciplinaire est adoptée, intégrant des connaissances des sciences atmosphériques et hydrologiques et combinant des analyses empiriques de données observées avec de la modélisation pour offrir des perspectives complémentaires.

L’étude commence par examiner les effets urbains sur les précipitations à travers une combinaison de revue de littérature et d’apprentissage automatique pour évaluer tout consensus. Étant donné le manque d’accord parmi les études utilisant des données de précipitations radar, une méthodologie basée sur le vent et utilisant des précipitations radar est appliquée à un large échantillon de villes aux États-Unis et en Europe. Cette approche vise à déterminer si les zones urbaines ont une influence constante sur les précipitations à travers les régions, abordant le défi de généraliser les effets urbains sur les précipitations. L’aspect de modélisation comprend une revue des modèles existants de surface urbaine, en se concentrant sur leur représentation des processus hydrologiques de surface et des flux d’énergie. Ceci est suivi par le développement d’un nouveau schéma de surface urbaine pour le modèle ORCHIDEE, incorporant des hétérogénéités urbaines et une représentation de l’imperméabilité.

 

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Urban water management is evolving in response to the increasing urban population, rising demand for water supply, climate change, and urban-induced changes in regional hydroclimate. Ensuring a sustainable approach to urban water management requires a deeper understanding of the urban hydroclimate. This thesis addresses this need by investigating urban effects on precipitation, influences on natural surface properties, and the interactions between atmospheric and hydrological systems in shaping the urban hydroclimate. A multidisciplinary approach is adopted, integrating insights from both atmospheric and hydrological sciences and combining empirical analyses of observed data with modeling to provide complementary perspectives.

The study begins by examining urban effects on precipitation through a combination of literature review and machine learning to assess any consensus. Given the lack of agreement among studies using radar precipitation data, a consistent wind-based radar methodology is applied to a broad sample of cities over the USA and Europe. This approach aims to determine if urban areas have a consistent influence on precipitation patterns across regions, addressing the challenge of generalizing urban effects on precipitation. The modeling aspect includes a review of existing urban land surface models, focusing on their representation of surface hydrological processes and energy fluxes. This is followed by the development of a new urban surface scheme for the ORCHIDEE model, incorporating urban heterogeneities and representation of imperviousness.

 

Laboratoires dans lesquels la thèse a été effectuée

• UMR « Milieux environnementaux, transferts et interactions dans les hydrosystèmes et les sols », METIS-IPSL
• Laboratoire Atmosphères et Observations Spatiales, LATMOS-IPSL