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Simulation du nuage de cendres du volcan Eyjafjöll

27-07-2010

Des chercheurs et ingénieurs du Laboratoire de météorologie dynamique ont simulé l’évolution du nuage de cendres du volcan islandais Eyjafjöll avec le modèle d’atmosphère LMDZ. Cet exercice leur a permis de tester le comportement de leur modèle en configuration semi-opérationnelle sur un cas concret. Ce travail s'inscrit dans l'effort continu d'évaluation qui accompagne la production et l'analyse des simulations climatiques effectuées avec le modèle de l’IPSL, dont LMDZ est l’une des composantes, pour le prochain rapport du GIEC.


Le volcan islandais Eyjafjöll, situé dans le sud de l'Islande, est entré en éruption le 20 mars 2010. Le trafic aérien a alors été fortement perturbé pendant plusieurs semaines. Depuis le 23 mai, le volcan est calme mais les géophysiciens n'écartent pas l'hypothèse que son activité reprenne, entraînant de nouvelles perturbations du trafic aérien. La dernière éruption de ce volcan, en1821, avait duré plus d'un an.

Des chercheurs et ingénieurs du Laboratoire de météorologie dynamique ont saisi cette occasion pour tester leur modèle de circulation atmosphérique LMDZ sur des observations. Ce modèle, qui est la composante atmosphérique du modèle de climat de l’IPSL dont les résultats sont analysés dans les rapports du GIEC, a été utilisé dans sa version « zoomée » pour simuler l’évolution du nuage de cendres avec une résolution spatiale accrue (60 x 120 km2) au-dessus de l’Europe.

Les cendres rejetées par le volcan ont été introduites dans le modèle comme un aérosol de concentration constante dans un panache qui monte jusqu’à environ 4 km d’altitude (600 hPa). Ce niveau est sous estimé pour les phases intenses de l'éruption où le panache peut atteindre 10 km d’altitude (300 hPa).

L’animation ci-dessous montre l’évolution du nuage de cendres calculée toutes les six heures du 14 avril au 24 mai 2010. Pour éviter qu’elles ne dévient trop des données, les variables météorologiques calculées par le modèle sont calées sur les observations (1) régulièrement.


Simulation du nuage volcanique islandais

Suivi du nuage de cendres issu du volcan Eyjafjöll avec LMDZ


Les résultats du modèle peuvent être comparés aux observations du nuage :

  • Le nuage simulé arrive au-dessus du SIRTA, le site instrumenté de l’IPSL à Palaiseau, à 12h le 16 avril, ce qui est légèrement antérieur à sa première détection par le lidar LNA à 16h ( voir les données du lidar ). Modèle et données restent cependant compatibles si l'on garde à l'esprit que l'on compare une mesure locale avec une quantité représentant une maille (2) du modèle.
  • A plus grande échelle, le modèle représente bien la position du nuage de cendres observée par l’instrument IASI à bord du satellite MetOp. L’exemple ci-dessous montre en particulier la trace du nuage de cendres le 15 avril à 10h observée à gauche et modélisée à droite.


Outre les incertitudes de la modélisation, plusieurs pistes peuvent être envisagées pour expliquer les différences :

  • la source modélisée émet en continu alors que le volcan émet par pulses ;
  • IASI fournit une observation instantanée alors que les simulations sont moyennées sur 6 heures ;
  • la sensibilité de la détection des aérosols par l’instrument IASI peut être réduite en présence de nuages épais.

Cependant, malgré les différences, la comparaison entre le modèle et les données est très satisfaisante et prometteuse à la fois pour les simulations menées avec le modèle de l’IPSL, dont le modèle LMDZ représente la composante atmosphérique, pour le prochain rapport du GIEC, et aussi pour les études de moyenne échelle à venir, en particulier à l’occasion du chantier Méditerranée qui va s’étendre sur toute la décennie 2010-2020.



Notes :

  1. Les observations utilisées dans cette étude sont les analyses NCEP (National Centers for Environmental Prediction). Ces analyses permettent, à partir de données météorologiques réparties de manière non uniforme sur tout le globe et d’un modèle de prévision, d’obtenir des « observations » sur une grille uniforme. On dit que les données sont « assimilées » dans un modèle.
  2. La maille d’un modèle est une surface sur laquelle les valeurs moyennes des paramètres sont calculées. Ici, les mailles sont des rectangles de 60 km en longitude sur 120 km en latitude.



Contact :

Frédérique Chéruy, LMD, Tél. : 01 44 27 50 14, e-mail : frederique.cheruy @ lmd.jussieu.fr

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