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

Laser-based mass spectrometry in the planetary sciences: convergence of emerging priorities and enabling technologies

17/06/2025 11:30

Séminaire du LATMOS.

Big Data Assimilation Revolutionizing Numerical Weather Prediction Using Fugaku

13/06/2025 14:00

Séminaire du LMD.

Simulated climatologies of Northern Hemisphere blocking and storm tracks in AGCMs

12/06/2025 14:30

Séminaire du LMD à l’ENS.

Variability of near-surface winds in Antarctica : present-day climatology and projections

17/12/2024 14:30

Antarctic surface winds are the most intense and persistent winds on Earth. These winds have a major impact on the Antarctic surface climate : they destroy the surface inversion, causing apparent warming ; they are very dry and contribute to the evaporation of precipitation before they reach the ground ; and they create blowing snow, affecting the surface mass balance. Global climate models have neither the resolution nor the processes required to model these winds properly, resulting in major biases in the simulation of Antarctic surface climate and a lack of understanding of the mechanisms governing their variations.

The winds in this region are driven by large-scale pressure gradients (storms, blockings, jets) as well as by additional pressure gradients induced by the radiative forcing of the ice-covered surface (katabatic pressure gradient and thermal wind). This thesis aims to better understand and quantify the impact of these two families of forcings on the Antarctic wind field. To this end, I have developed an original method for calculating the various accelerations contributing to the momentum balance, at a temporal resolution of 3 hours, from the output of the MAR regional polar atmospheric model. Using the quasi-geostrophicity of Antarctic winds at a 3-hourly scale, I can directly quantify the contribution of each acceleration to the total wind.

First, I quantify the temporal variability of surface winds over the recent period (2010-2020), and link it to the variability of large-scale and surface forcings. In particular, I show that the angle between these two forcings is a key parameter for understanding the intensity and variability of winds in Antarctica.

Then, I study the impact of climate change in 2100 by linking Antarctic wind changes to changes in surface and large-scale forcings in the MAR model for the SSP5-8.5 scenario, defined by the IPCC as a scenario of high greenhouse gas emissions. To do this, I use simulations of MAR forced by 4 global climate models from the CMIP6 database, to which I apply the decomposition method at a resolution of 3 hours. I quantify the influence of the different forcings on changes in wind speed. I highlight areas of significant near-surface wind changes by 2100, including wind intensification in Adélie Land and on the Ross Ice Shelf, and weakening in the Pine Island Glacier and Ronne Ice Shelf regions. Areas of wind intensification are predominantly linked to large-scale pressure gradient changes, while the weakening is linked to changes in surface pressure gradients (katabatic and thermal wind) in the absence of large-scale changes.

This work provides new insights into Antarctic winds, which are a key parameter to evaluate the surface mass balance. It highlights the importance of surface processes in explaining the variability and trends of Antarctic surface winds, and gives new constraints to improve of the parameterisation of the polar boundary layer in global climate models

Méthodes de quantification des probabilités de records climatiques

12/12/2024 09:30

Quantifier les changements de la probabilité d’occurrence des événements climatiques extrêmes est une étape essentielle pour l’évaluation des risques. Les records revêtent une importance particulière en tant qu’événements extrêmes en raison de leur caractère sans précédent. Bien qu’ils soient théoriquement rares, ils sont battus de manière régulière de nos jours. Une caractéristique notable des records est leur dépendance à une référence. En tirant parti de leur nature relative, cette thèse développe des modèles et des méthodologies qui comblent les lacunes dans la manière dont les records sont actuellement analysés, avec un accent particulier sur le traitement exhaustif de la non-stationnarité.

Dans la première partie de cette thèse, nous proposons une méthodologie pour l’attribution des événements extrêmes (EEA) basée sur la comparaison de la probabilité des événements records. Contrairement aux approches existantes, qui reposent souvent sur des hypothèses stationnaires ou des calculs de périodes de retour contraints, cette méthodologie prend pleinement en compte la nature non stationnaire du système climatique. Cette approche a été appliquée au modèle climatique IPSL-CM6A-LR, révélant des signaux significatifs d’origine humaine dans les maxima annuels des précipitations journalières.

La deuxième partie de cette thèse présente un modèle pour les probabilités de records spatiotemporels, fondé sur la théorie des valeurs extrêmes multivariées. Ce modèle capture efficacement les dépendances complexes entre plusieurs variables et tient compte de la non-stationnarité de leurs distributions. En utilisant ce nouveau modèle et des techniques statistiques avancées, nous proposons une méthodologie qui quantifie les changements d’une année à l’autre dans le taux de records locaux en se basant uniquement sur les données météorologiques historiques, tout en traitant les dépendances spatiales et la non-stationnarité temporelle. Cette approche surmonte également les défis de l’ajustement des modèles de processus max- stables aux données spatialement dépendantes, offrant une solution flexible pour évaluer les événements climatiques extrêmes. Nous appliquons cette méthode à l’analyse des maxima annuels des températures maximales journalières des stations météorologiques en France.

Dans l’ensemble, cette thèse propose des méthodologies novatrices qui vont au-delà des limites des approches traditionnelles pour quantifier la probabilité d’occurrence des événements records à une échelle annuelle sans avoir besoin d’observer directement les records, tout en prenant en compte la non-stationnarité. Sur cette base, nous explorons l’application des records dans deux domaines clés : l’attribution des événements extrêmes (EEA) et l’évaluation des risques.

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.