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

TEMLI: Temperature Estimation with Machine Learning and Land Input over Morocco

19/12/2024 15:00

Wiam Salih, doctorante à l’UM6P (Maroc), est en court séjour de recherche à l’IPSL pour travailler sur l’interface entre l’hydrologie et l’apprentissage automatique. Elle présentera ses travaux de thèse sur l’utilisation de méthodes ML pour la création d’un dataset de résolution kilométrique de température de l’air sur le Maroc.

Le puits de carbone océanique et les méthodes d'élimination du dioxyde de carbone associées

18/12/2024 16:00

Séminaires du cycle organisé dans le cadre du cours « transition énergétique » du département de Géosciences de l’ENS-PSL.

Experiments and modeling to interpret exoplanet atmospheric observables in the era of JWST

17/12/2024 14:00

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Évolution et persistance des vortex stratosphériques polaires Arctique et Antarctique sur la période 1979 – 2021

09/12/2021 10:00

Cette thèse de doctorat porte sur l’étude de l’évolution des vortex stratosphériques polaires au cours des quarante dernières années. L’intensité et la position de la bordure du vortex des hémisphères sud (HS) et nord (HN) sont évaluées en fonction de la latitude équivalente sur la période 1979 – 2021 sur trois niveaux isentropiques dans la basse et moyenne stratosphère (675 K, 550 K et 475 K) à partir des réanalyses ECMWF ERA-Interim. L’étude comprend également une analyse des dates d’apparition et de rupture des vortex polaires, qui sont déterminées à partir de seuils de vent (par exemple 15,2 m.s, 20 m/s et 25 m/s) le long du bord du vortex. La bordure du vortex est plus intense à la fin de l’hiver, en septembre – octobre – novembre dans l’HS et en février – mars dans l’HN.

Dans l’HS, une augmentation à long terme de l’intensité de la bordure du vortex et des dates de rupture est observée sur la période 1979 – 1999, liée à l’augmentation du trou d’ozone en Antarctique. Une telle tendance n’est pas observée dans l’HN. Après des ruptures précoces entre 1981 et 1987, des tourbillons plus persistants se sont produits dans le nord-est au cours des années 1990 aux trois niveaux isentropes et pour les trois valeurs seuils. Le cycle solaire et, dans une moindre mesure, l’oscillation quasi-biennale (QBO), El Niño Southern Oscillation (ENSO) et l’Oscillation Arctique (AO) modulent l’évolution interannuelle de l’intensité de la bordure du vortex ainsi que leurs dates de rupture. Pour les deux hémisphères, une bordure plus intense et une persistance du vortex sont observées lors des années de minimum solaire (minSC), avec la QBO, et l’ENSO ou l’AO modulant davantage l’influence du cycle solaire. Pour l’HS, durant les phases de QBO ouest (wQBO), la différence entre l’intensité de la bordure du vortex pour les années minSC et maxSC est plus faible que durant les phases de QBO est (eQBO). La bordure du vortex polaire est plus intense et persiste plus longtemps pour les années maxSC/wQBO que pour les années maxSC/eQBO. L’ENSO a un impact plus faible mais la bordure du vortex est un peu plus intense durant les phases froides de l’ENSO pour les années minSC et maxSC.

Pour l’HN, l’intense bordure du vortex durant la phase wQBO est plus prononcée que dans l’HS et la bordure du vortex est plus intense durant les années minSC/wQBO. L’AO a un impact plus faible mais la bordure du vortex est légèrement plus intense durant les années d’AO positives (AOp) que durant les années d’AO négatives à 675 K et 475 K, et persistent plus longtemps durant les années AOp à 550 K et 475 K. Le vortex rompt plus tardivement durant les années maxSC/AOp et minSC/AOn.

Abstract

This PhD study focuses on the study of the evolution of the stratospheric polar vortices over the last forty years. The intensity and position of the Southern (SH) and Northern (NH) Hemispheres stratospheric polar vortex edge are evaluated as a function of equivalent latitude over the 1979 – 2021 period on three isentropic levels in the lower and middle stratosphere (675 K, 550 K and 475 K) from ECMWF ERA-Interim reanalysis. The study also includes an analysis of the onset and breakup dates of the polar vortices, which are determined from wind thresholds (e.g. 15.2 m/s, 20 m/s and 25 m/s along the vortex edge. The vortex edge is stronger in late winter, over September – October – November in the SH and in February – March in the NH. In the SH, long-term increase of the vortex edge intensity and break-up dates is observed over the 1979 – 1999 period, linked to the increase of the Antarctic ozone hole. Such a trend is not observed in the NH. After early break-ups between 1981 and 1987, more persistent vortex occurred in the NH during the 1990s at the three isentropic levels and for the 3 threshold values.

The solar cycle and to a lower extent the quasi-biennal oscillation (QBO), El Niño Southern Oscillation (ENSO) and the Arctic Oscillation (AO) modulate the inter-annual evolution of the strength of the vortex edge and the vortex breakup dates. For both hemispheres stronger vortex edge and longer vortex duration is observed in solar minimum (minSC) years, with the QBO, and ENSO or AO further modulating the solar cycle influence. For the SH, during West QBO (wQBO) phases, the difference between vortex edge intensity for minSC and maxSC years is smaller than during East QBO (eQBO) phases.

The polar vortex edge is stronger and lasts longer for maxSC/wQBO years than for maxSC/eQBO years. ENSO has a weaker impact but the vortex edge is somewhat stronger during cold ENSO phases for both minSC and maxSC years. For the NH, the stronger vortex edge during the wQBO phase is more pronounced than in SH and the vortex edge is stronger during minSC/wQBO years. AO has a weaker impact but the vortex edge is somewhat stronger during positive AO (AOp) years than during negative (AOn) years at 675 K and 475 K and lasts longer during AOp years at 550 K and 475 K. The vortex lasts longer during maxSC/AOp and minSC/AOn.

Informations pratiques

En raison des conditions sanitaires la présentation se fera de façon hybride :

• en présentiel à Sorbonne Université, Campus Pierre et Marie Curie, dans la salle de conférence de l’UFR TEB (tour 46-56, 2^e étage)
• via zoom et sera diffusée à l’adresse suivante :
  https://cnrs.zoom.us/j/94963573753?pwd=WEljR1FOUmNiRGptREFqYzIrVzNKZz09
  ID de réunion : 949 6357 3753
  Code secret : nqy2BC

De l’étude de l’évolution de la matière organique dans un environnement martien simulé à sa recherche in situ par l’instrument MOMA lors de la mission spatiale Exomars 2022.

09/12/2021 14:00

La détection de matière organique est l’un des objectifs principaux des missions spatiales actuelles et futures vers la planète Mars. En effet, des molécules organiques ont été apportées sur la planète rouge par les flux météoritiques ou auraient pu être produites in situ. Cependant les sources météoritiques sont les seules dont on puisse être certains et qui sont toujours actives. Malgré la diversité des familles chimiques de ces sources, à ce jour, très peu de molécules organiques ont été détectées à la surface de Mars. Il existe deux hypothèses principales pour expliquer les différences observées entre les molécules détectées et les molécules supposées présentes à la surface de Mars.

La première hypothèse concerne les biais directement liés à l’instrumentation utilisée in situ pour l’analyse des échantillons prélevés. La seconde hypothèse est liée à l’impact de l’environnement martien sur l’évolution de la matière organique en surface. L’objectif de cette thèse est d’apporter des éléments de réponses pour les deux hypothèses posées concernant la problématique de la détection de matière organiques sur Mars, et notamment dans le contexte de la future missions spatiale Exomars dont le lancement est prévu pour 2022. Une partie de mes travaux a été orientée vers la caractérisation de certains biais analytiques possibles pour les futures analyses réalisées par l’instrument MOMA (Mars Organic Molecules Analyzer) de la mission Exomars. Plus précisément, l’une des procédures d’extraction chimique de MOMA, permettant de volatiliser des molécules potentiellement présentes, a été testée. Le résultat principal est que cette procédure sera moins efficace sur Mars qu’une réaction classique de laboratoire.

Néanmoins, MOMA serait capable d’analyser des molécules organiques tels que les acides aminés. Le deuxième volet de ces travaux concerne l’étude de l’évolution de la matière organique à la surface de Mars afin d’orienter les recherches de molécules organiques en surface. Plus précisément, l’effet du rayonnement UV et de la présence de sels de perchlorates a été étudié à l’aide d’une chambre de simulation martienne : MOMIE (Mars Organic Matter Irradiation and Evolution). La famille de molécules ciblée pour cette étude est la famille des bases azotées pyrimidiques. Les résultats obtenus indiquent que ces molécules sont susceptibles d’évoluer lorsqu’elles sont exposées au rayonnement UV et en présence de perchlorates à la surface de Mars.

Towards Multi-Scale Transport of Sharp Plumes

06/12/2021 14:30

The distribution of aerosols and trace gases in the atmosphere results from the emission of primary gaseous and particulate matter, as well as their transport, sedimentation and (photo-)chemical transformations. Understanding and quantifying these processes in the atmosphere can be addressed through the use of global-scale or regional-scale chemistry-transport numerical models.

CHIMERE is a chemistry-transport model developed mainly at LMD (Mailler et al., 2017). Initially targeted to urban and regional scales, it was recently extended to hemispheric scales in order to address these processes on a wider range. While theoretically possible, it is impractical to use this model to represent interactions between small-scale processes (e.g. pollution in the urban atmospheric boundary layer) and large-scale processes (e.g. intercontinental transport) controlling sharp plumes of gas and aerosols, resulting for instance from massive emissions by volcanic eruptions, forest fires and desert aerosol tempests. Indeed such studies requiring both large domains and high resolution have a prohibitive numerical cost due to the formulation of CHIMERE on a regular Cartesian mesh. This limitation is shared by all currently operational chemistry-transport models (CTMs). Additionally, traditional Cartesian longitude-latitude meshes pose a numerical singularity at the poles, where the longitude lines converge.

One way to lift these limitations would be to replace CHIMERE’s Cartesian mesh by a fully unstructured mesh. Unstructured meshes support variable resolution in space, allowing computational resources to be focused in those few key regions (e.g. volcanic eruption) where high spatial resolution is really required. Allowing such multi-scale capacity would be a significant step forward in the modelling of scale interactions in atmospheric chemistry, and would potentially allow breakthrough for the understanding of such interactions.

DYNAMICO, the atmospheric general circulation model recently developed at LMD and LSCE (Dubos et al., 2015) supports unstructured spherical Voronoi meshes. It is the goal of this PhD project to contribute to the assessment of the viability of numerical methods borrowed from DYNAMICO for large-scale transport of sharp plumes. To this end, we compare the numerical performance of transport schemes formulated on spherical unstructured meshes (Dubey and Dubos, 2015) with schemes formulated on Cartesian spherical meshes avoiding the poles. Schemes of various order and different treatments of time integration are implemented in each mesh framework. A suite of test cases is used to evaluate different properties of the mesh-scheme pairings. Various metrics are used to study stability, monotonicity, convergence and numerical diffusion. While it could be anticipated that Cartesian schemes perform better than their unstructured counterpart of similar complexity, we find that a scheme of the Van Leer family on the unstructured mesh has a comparable performance to a similar scheme on a Cartesian mesh, which is the default scheme used operationally by CHIMERE. Beyond these idealized two-dimensional numerical experiments, we compare the performance of the two schemes in a realistic, three-dimensional setting mimicking the eruption of the Puyehue volcano in 2011. This necessary milestone is to be complemented by experiments with variable-resolution meshes leading to a full assessment of the merits of multi-scale-modelling chemistry-transport applications.