Laboratoire de Météorologie Dynamique Atmosphère-Biosphère-Climat Atmosphère-Biosphère-Climat (télédétection) présenté par Claudia Stubenrauch Raymond.

Laboratoire de Météorologie DynamiqueLaboratoire de Météorologie Dynamique

AtmosphèreAtmosphère--BiosphèreBiosphère--ClimatClimat (télédétection)

présenté par Claudia Stubenrauch

Raymond Armante, Alain Chédin, Cyril Crevoisier, Dimitri Edouart*, Pierre Flamant, Fabien Gibert, Yves Goulas*, Nicole Jacquinet, Ismaël Moya, Abderrahmane Ounis*, Noëlle Scott

Virginie Capelle, Sébastien Champagne, Laurent Crépeau, Sylvain Cros, Juan Cuesta, Fabrice Daumard+, Laetitia Estevan*, Antoine Fournier+, Anthony Guignard+, Florian Le Mounier*,

Delphine Nobileau, Jêrome Pernin, Sophie Peyridieu+, Jihane Sayadi*, Thibaud Thonat+

++

CLA

Tropo

Strato

surf.

Journée scientifique: 3 Juin 2009Salle Becquerel, Ecole Polytechnique

Conception instrumentale:-instruments innovants-missions spatiales

Observations

Inversion

Spectroscopie

Transfert radiatif

variablesphysiques

interprétationscientifique

(sondeurs IR, lidars, radiomètres fluo)

AG du LMD 9 Fév 2010

Couche limite et surfaces continentales

Structure CL et Flux (énergie, CO2, H2O)

Suivi du couvert végétal (par fluorescence)

Propriétés radiatives (émissivité, température)

Nuages et transport dans l’atmosphère libre

Nuages, convection et vapeur d’eau

Echanges tropo/strato et cirrus

Gaz à effet de serre et feux de biomasse

Aérosols : soulèvement, transport

Evolution du climat

Thèses

aérosols (IASI)

struct. nuage 3D (A-Train)

CO2 tropo/strato(ACE-FTS)

absorption 02

(FLEX)

capteur fluo(FLEX)

gaz effet de serre (IASI)

CO2 (A-SCOPE)

Thèmes scientifiques

CLA

Tropo

Strato

Surf.

cirrus / contrails(A-Train)


profils verticaux de concentration de CO2

Comparaison avec campagne avion CARIBIC (altitude 9km)

CARIBIC

ACE-FTS

2ppm

2 mois

09/05 01/06 05/06 09/06 01/07 05/07 09/07 01/08 05/08 09/08

30°N-60°N

par observation spatiale en occultation solaire (ACE-FTS/SCISAT)

thèse de M. Diallo démarrera en automne (B. Legras/A. Chédin)

Pierre-Yves Foucher, thèse Déc 2009ACP 2009, et 1 article en préparation 20

8

50°N

améliorer connaissance du transport atmosphérique à grande échelle

déterminer hauteur d’injection de CO2 par les feux

modélisation 4A/OP limbe moyennes mensuelles 10°x10°, 5-25 km d’altitude, 2004-2009(erreur a priori < 0.5 %, écart type ~ 1 %)

Comparaison avec modèle de transport FLEXPART


Climatologie des traînées d’avion potentielles

Nicolas Lamquin, thèse Déc 2009


Climatologie des traînées d’avion potentielles

Nicolas Lamquin, thèse Déc 2009 2 articles ACP en prép.

calibrer par MOZAIC (avions de lignes) : présence de sursaturation -> probabilité de sursaturation AIRS

Fréquence de sursaturation de glace

région sursaturée

RHi (%), radiosondages

AIRS

Fréquence des traînées potentielles

AERO2k: fréquence d’altitude d’avion

400-500 300-400 250-300 200-250 150-200 hPa

poursuite par IASI: proposition postdoc CNES


Etude des surfaces continentales

Végétation & Surfaces continentales Etude des liens entre

photosynthèse, cycle du carbone et bilan radiatif

Structure 3DCanopée

Flux verticaux de CO2

Suivi du couvert végétal

(fluorescence)

Capteur aéroporté

Lidar

Emissivité de surface Sondeurs

IR

Desert (NH) Savanna Tropical forest

March 08June 08September 08December 08

IASI

Capelle et al. in prep.

Seasonal variations negligible in most regions except Savannas

flux de CO2 assimilé: 120 Gt C/an


suivi de la croissance par fluorescence

Plateforme avec une grue mobile et capteur fluorescence : Campagnes 2008/2009 INRA Avignon

G-FLEX

structure de la canopée par lidar UV

Cuesta et al., 2010

Stockage de carbone dans la canopée forestièreMesure conjointe de l'activité photosynthétique par fluorescence induite par laser

(avec I. Moya, Y. Goulas et A. Ounis)

Collaborations: CEMAGREF, IPSL et INRALandes 2008


En cours d’analyse : • AIRS, Synergie A-Train (AIRS-CALIPSO-CloudSat), ACE-FTS, IASI, GOSAT (JAXA)

Contribution à la préparation • ADM-Aeolus (ESA) lancement en 2012: Vent, nuages, aérosols• EarthCARE (ESA/JAXA): nuages, aérosols

Initiée en phase 0/A• CHARME pour la mesure CH4 et de la canopée coopération CNES – DLR• IASI-NG climat-chimie-météo (IASI avec bruit/2 et res. spectr. x 2) CNES• Minicarb CNES

Proposée • ACE-2 (Atmospheric Chemistry Exp.) : Appel à Idées EE-8 de l’ESA• EXCALIBUR (CO2 et canopée) : Appel à Idées EE-8 de l’ESA• FLEX (allégé) : Appel à Idées EE-8 de l’ESA• VITAL-ISE (canopée et eaux côtières et intérieures): Appel à Idées de l’ESA

pour la Station Spatiale Internationale

Missions Spatiales

cycle diurne CO2


Contribution à la recherche nationale/internationale

Projets nationaux Projets internationaux

Instrumentation fluorescence

CNES/TOSCAINSU/PNTS (proposal)

ESA AirFLEXESA-FLEX (proposal)

Instrumentation lidar ANRCNES

ESA

Spectroscopie / transfert radiatif

CNES/TOSCACNES/Noveltis

Gaz effet de serre CNES/TOSCA CE-MACCESA-CCI (proposal)

Nuages / vapeur d’eau CNES/TOSCACNES/NoveltisLEFE-CloudClim

NASACMSAF FAESA-CCI (proposal)GEWEX

Aérosols CNES/TOSCAONERAANR (proposal)

CE-MEGAPOLICE-MACC

Feux de biomasse ANR (proposal) Microsoft Research

Surface continentale CNESPNTSCEMAGREF


participation of 10 global cloud climatologiespreparation of common data base with monthly statistics

HCA/CA depends on instrument sensitivityseasonal cycles agree quite well

CALIPSO CALIPSO SAGE SAGE AIRS AIRS HIRS-NOAA HIRS-NOAA TOVS-B TOVS-B ISCCP ISCCP PATMOS-x PATMOS-x MODIS-ST MODIS-ST MODIS-CE MODIS-CE Winker Wang Wylie Rossow Heidinger Ackerman Minnis

0°-30°S

HC

A/C

A

LC

A/C

A

http://climserv.ipsl.polytechnique.fr/gewexcaStubenrauch et al. 2009, GEWEX news

co-chairs: C. Stubenrauch, S. Kinne

Cloud Assessment

CALIPSO: highest cloud layer


50

111

GEISA-09 line transition parameters sub-database evolution

+ 2,139,626 entries

3,000,000

2,000,000

1,000,000

,

,

,

4,000,000

1,668,371GEISA-03

3,807,997GEISA-09

750,000

500,000

250,000

Jacquinet et al.(2009)


Bilan ARA : variabilité climatique par obs. satellite

?

CH4CH4

Reprise de l’augmentation du méthane ?

+10ppbv

2007 2008

1760

1860

Aérosols Propriétés de surface

NuagesGaz à effet de serreAOD, taille, altitudep, T, , De, IWP Émissivité, températurecontenu

CO2

CO2

2003 2005 2007

IASIAIRS

Aqua/AIRS : 2003-2007 MetOp/IASI : 2007-…

CO2

IASI-2 : 2013-… IASI-3 : 2016-…

2007 2008

391

375

383

375380385


propriétés des aérosols désertiques

Peyridieu et al., ACPD 2009

Epaisseur optique Climatologie 7 ans : AIRS vs. MODIS

Altitude moyenne AIRS vs. CALIOP (niveau 2)<AIRS-CALIOP> -300 m ± 360 m près des sources de dust

MODIS : poussières (modes fin et grossier) et aérosols de feux

@NASA

AIRS/IASI : mode grossier des poussières

@LMD

PARASOL : mode grossier (non sphérique) des poussières

@LOA

3km

1km

Série temporelle 2003-2010

Altitude moyenne Comparaison avec CALIOP/CALIPSO


Cloud height relative to tropopause as function of cloud thickness

A-Train: synergy of passive & active instruments

lidar radar MODIS, AIRS OCO Aura Parasol

}AIRS: cloud typeCALIPSO: ‘apparent’ geometrical cloud thicknessCloudSat: real geometrical cloud thickness

GEOPROF datacloudsat.cira.colostate.edu

Winker / Mace et al.2009

only the very thickest opaque clouds (& surrounding anvils) penetrate stratosphereCorrespond to large, organized, convective systems (as in Rossow & Pearl 2007)

Stubenrauch et al., ACP 2010

: real z from GEOPROF

from CALIPSO

from AIRS-LMD


Evaluation of AIRS cloud height with CALIPSO

good agreement with CALIPSO cld midlevel

(or pos. of max. backscatter) properties also depend on retrieval method

___ LMD

--- NASA

CALIPSO low clouds



___ LMD

--- NASA

all clouds, global

(highest cloud, detected at 5km)

Stubenrauch et al. JGR 2008

in agreement with Kahn et al. 2008


Vertical extent (z) of high opaque clouds / Ci / thin Ci



AIRS: cloud typeCALIPSO: ‘apparent’ geometrical cloud thicknessCloudSat: real geometrical cloud thickness

Stubenrauch et al.,ACP 2010

z(thin Ci) < z(Ci) < z(hgh op) real z much larger than apparent z for high opaque cloud good quality of AIRS cloud type identification

} GEOPROF dataCloudsat.cira.colostate.edu

Winker / Mace et al.2009

Laboratoire de Météorologie Dynamique Atmosphère-Biosphère-Climat Atmosphère-Biosphère-Climat (télédétection) présenté par Claudia Stubenrauch Raymond.

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