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Impact du Transport Aérien sur l’Atmosphère et le Climat (ITAAC)

Simulation en basse stratosphère à très haute résolution de la turbulence de fond atmosphérique O. Thouron , R. Paoli, J. Picot, D. Cariolle. Impact du Transport Aérien sur l’Atmosphère et le Climat (ITAAC). t = 0 s. t ~ 10 s. ~50 m. t ~ 100 s. Jet regime. t ~ 1000 s. Vortex regime.

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Impact du Transport Aérien sur l’Atmosphère et le Climat (ITAAC)

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Presentation Transcript

  1. Simulation en basse stratosphère à très haute résolution de la turbulence de fond atmosphériqueO. Thouron , R. Paoli, J. Picot, D. Cariolle.

  2. Impact du Transport Aérien sur l’Atmosphère et le Climat (ITAAC) t = 0 s. t ~ 10 s. ~50 m t ~ 100 s. Jet regime t ~ 1000 s. Vortex regime a few hours Dissipation regime Diffusion regime ~ 1 km ... to global scales

  3. Etude de l’impact de la turbulence atmosphérique de fond sur le régime de dissipation des contrails t = 0 s. t ~ 10 s. ~50 m t ~ 100 s. Jet regime Impact de la turbulence de fond atmosphérique t ~ 1000 s. Vortex regime a few hours Dissipation regime Diffusion regime ~ 1 km ... to global scales

  4. Etude de l’impact de la turbulence atmosphérique de fond sur le régime de dissipation des contrails • Simulations idéalisées du régime de diffusion dans tranche atmosphérique sous différents niveaux de turbulence  Implémentation d’un schéma de forçage turbulent de Paoli et Shariff (2009) dans méso-NH • Evaluer les performances de ce couplage pour représenter la turbulence de fond de l’UTLS: • Écart type des fluctuations des composantes du vent:U’, • Echelle de flottabilité: Lf=U’/N; N=fréquence de Brunt-Vaisala, • Spectre de l’énergie totale et cinétique

  5. Tests preliminaries 3 composantes du vent forcées • Deux domaines de simulation de 10m3 avec une résolution de 10cm: • sans stratification (SS) • avec stratification (AS) N=0.013.s-1

  6. Tests preliminaries Spectre de Ek 3 composantes du vent forcées (u’,v’,w’) -5/3 Ek • Deux domaines de simulation de 10m3 avec une résolution de 10cm: • sans stratification (SS) • avec stratification (AS) N=0.013.s-1

  7. Tests preliminaries Spectre de Ek 3 composantes du vent forcées Sans stratification: Turbulence isotrope ->Comportement attendu Avec stratification: Pas d’impact de la stratification à ces échelles -> Turbulence isotrope. -5/3 -5/3 • Deux domaines de simulation de 10m3 avec une résolution de 10cm: • sans stratification (SS) • avec stratification (AS) N=0.013.s-1

  8. Horizontalement: 2km2 , Dx=Dy=10m Niveau de turbulence C A B Verticalement: 4km, Dz=20m AZ20m CZ20m BZ20m Verticalement: 2km, Dz=10m AZ10m BZ10m CZ10m

  9. Niveau de turbulence Horizontalement: 2km2 , Dx=Dy=10m C A B Verticalement: 4km, Dz=20m AZ20m CZ20m BZ20m Verticalement: 2km, Dz=10m AZ10m BZ10m CZ10m Ek u’, v’, w’

  10. Niveau de turbulence Horizontalement: 2km2 , Dx=Dy=10m C A B Verticalement: 4km, Dz=20m AZ20m CZ20m BZ20m Verticalement: 2km, Dz=10m AZ10m BZ10m CZ10m Décomposition spectrale sur l’horizontale de: Energie totale=Ek+Ep Energie cinétique=Ek -5/3 -2

  11. Niveau de turbulence Horizontalement: 2km2 , Dx=Dy=10m C A B Verticalement: 4km, Dz=20m AZ20m CZ20m BZ20m Verticalement: 2km, Dz=10m AZ10m BZ10m CZ10m Décomposition spectrale sur l’horizontale de: Waite (2011): Dz<Lf Energie totale=Ek+Ep Energie cinétique=Ek -5/3 -2

  12. Niveau de turbulence Horizontalement: 2km2 , Dx=Dy=10m C A B Verticalement: 4km, Dz=20m AZ20m CZ20m BZ20m Verticalement: 2km, Dz=10m AZ10m BZ10m CZ10m Décomposition spectrale sur la verticale de: Energie totale=Ek+Ep Energie cinétique=Ek -2 -5/2

  13. Niveau de turbulence 10m3 Dx=Dy=Dz=10cm Bas Moyen Fort

  14. Niveau de turbulence 10m3 Dx=Dy=Dz=10cm Bas Moyen Fort Waite (2011): Dz<Lf Décomposition spectrale sur l’horizontale de l’énergie cinétique=Ek -5/3 -3

  15. Niveau de turbulence 10m3 Dx=Dy=Dz=10cm Bas Moyen Fort Waite (2011): Dz<Lf Décomposition spectrale sur l’horizontale de l’énergie cinétique=Ek -5/3 Critère de Waite (2011): Dz<Lf Dans cette configuration  Ekh ~kh-(5/3) et Ekv ~kv-2 -3

  16. Spectres horizontaux Nastrom et Gage, 1985: >~10km ->-3 ~10km-~2km -> -5/3 Observation Modélisation Waite, 2011: ~2km-~1km -> -2 si Dz<Lf Observation Wroblewski, 2009: ~1km-~10m -> -5/3 Spectres Verticaux Lindborg, 2006: >~10km-~2km -> -3 Observation Modélisation Waite, 2011: ~2km-~1km -> -2.5 si Dz<Lf

  17. Critère de Waite (2011): Dz<Lf Dans cette configuration  Ekh ~kh-(5/3) et Ekv ~kv-2 Spectres horizontaux Nastrom et Gage, 1985: >~10km ->-3 ~10km-~2km -> -5/3 Observation Modélisation Waite, 2011: ~2km-~1km -> -2 si Dz<Lf Observation Wroblewski, 2009: ~1km-~10m -> -5/3 Spectres Verticaux Lindborg, 2006: >~10km-~2km -> -3 Observation Modélisation Waite, 2011: ~2km-~1km -> -2.5 si Dz<Lf

  18. Dürbeck et Gerz, 1995: sh2=2Dht+sh,02 ; sh,0~100m Dh: 15-20 m2s-1

  19. Dürbeck et Gerz, 1995: sh2=2Dht+sh,02 ; sh,0~100m Dh: 15-20 m2s-1 Dh~20 m2s-1

  20. Etude de l’impact de la turbulence atmosphérique de fond sur le régime de dissipation des contrails Projet PRACE (soumis): Etude de la turbulence atmosphérique dans UTLS: domaine de 4km3 à 2m de résolution Projet INCITE(soumis): Etude de l’impact de la turbulence atmosphérique sur la phase de dissipation des contrails: domaine de 4km3 à 2m de résolution

  21. Time 0-5min 5-11min 11-17min

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