Groupe de Météorologie de Grande Echelle et Climat (GMGEC) METEO-FRANCE & CNRS (URA1357)

MOCAGE

mercredi 5 août 2009 par rascol

Description

MOCAGE (Modèle de Chimie Atmosphérique à Grande Echelle) est le Modèle de Chimie Transport (MCT) tridimensionnel, multi-échelles,stratosphérique et troposphérique de Météo-France.
Son développement, initié en 1999, fait suite à celui du modèle REPROBUS, développé en collaboration avec le NCAR (National Center for Atmospheric Research, USA), et utilisé au CNRM (Centre National de Recherches Météorologiques, Météo-France) depuis 1991 pour étudier la chimie de la stratosphère et son interaction avec le climat (Lefèvre, 1994).

MOCAGE couvre une large gamme d’objectifs scientifiques, depuis l’étude des interactions entre la chimie et le climat, jusqu’à la modélisation de la chimie troposphérique à l’échelle régionale.
Pour cela, MOCAGE peut considérer plusieurs niveaux de domaines imbriqués à double sens ; la définition de ces différents domaines est flexible, une dizaine de configurations existent à ce jour.

La coordonnée verticale est la coordonnée hybride sigma-pression, de telle sorte que la couche la plus proche de la surface épouse le relief ; 47 ou 60 niveaux verticaux sont utilisés à ce jour, avec environ 7 niveaux dans la couche limite atmosphérique et une extension verticale jusqu’à 0.07 hPa (cas de 60 niveaux).

MOCAGE peut considérer différents schémas chimiques, selon l’application étudiée, par exemple le schéma RACMOBUS, qui regroupe les schémas RACM (Regional Atmospheric Chemistry Mechanism (Stockwell et al. 1997) pour la troposphère,et REPROBUS pour la stratosphère (Lefèvre et al., 1994).
La chimie de 118 espèces est traitée, dont 89 ont une durée de vie assez longue pour être transportées.

MOCAGE utilise un forçage météorologique ``off line’’ pour traiter les phénomènes atmosphériques, tels le transport des composés chimiques ou leur lessivage, ainsi que les échanges entre l’atmosphère et la surface du modèle.
MOCAGE décrit l’évolution chimique d’un certain nombre d’espèces ainsi que leur transport, vertical et horizontal, dans la troposphère et la stratosphère.
Les schémas retenus pour le transport sont détaillés et évalués dans (Josse et al., 20O4a ; Josse, 2004b).

MOCAGE utilise des champs météorologiques archivés à l’issue des séquences d’analyse-prévision des modèles de prévision numérique du temps (modèles NWP), ou des simulations des modèles de climat.
Les champs analysés sont disponibles toutes les 6 ou 12 heures, selon les modèles, et les champs prévus généralement toutes les 3 heures.
Des descriptions complémentaires de MOCAGE sont disponibles dans (Cathala, 2004), (Josse, 2004), (Michou, 2005) et (Dufour, 2006).

- MOCAGE qualité de l’air :
Modèle opérationel de Météo-France pour la prévision à J+3 de polluants, dont l’ ozone, le dioxyde d’azote et le particules.
Les prévisions sont disponibles sur la plate-forme PREV’AIR : des cartes représentant les concentrations moyennes et les maxima journaliers sont établies chaque matin pour le jour même, le lendemain et le surlendemain, pour chacun des polluants, à différentes échelles spatiales.

- MOCAGE accident :
La version accident du modèle permet de modéliser le tranport et la dispersion d’un polluant rejeté accidentellement dans l’atmosphère.

- MOCAGE climat :
La version climat de MOCAGE couvre plusieurs champs applications scientifiques, de l’étude de l’impact de la chimie sur le climat à la prévision du temps chimique.

Collaborations

Météo-France :

DP/SERV/ENV (MOCAGE version Accident)

Autres organismes :

CERFACS (assimilation de données chimique avec PALM) ;

Laboratoire d’Aérologie (assimilation de données chimiques spatiales, forçages de simulations Méso-NH et Méso-NH-chimie, exploitation des mesures MOZAIC, simulations AMMA) ;

Institut Pierre Simon Laplace (plateforme de prévision opérationnelle PREV’AIR) ;

Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement (forçage de RAMS-chimie pour les campagnes de mesures en région tropicale) ;

Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l’Environnement (simulations de plusieurs décennies pour l’interprétation des archives glaciaires )

Publications

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Cariolle, D. and M. Déqué (1986), Southern hemisphere medium-scale waves and total ozone disturbances in a spectral general circulation model, J. Geophys. Res., 91, 10825-10846

Carslaw, K, et al. (1995), Vapour pressures of H2SO4/HNO3/HCl/HBr/H2O solutions to low stratospheric temperatures, Geophys. Res. Lett., 22, 247-250.

Cathala M.L., Assimilation de mesures chimiques d’ozone au niveau de la tropopause dans un Modèle de Chimie-Transport Global, Ph.D thesis, Université Paul Sabatier, Toulouse, 2004.

Clark, H.L., M.-L. Cathala, H. Teyssèdre, J.-P. Cammas and V.-H. Peuch, 2006 : Cross-tropopause fluxes of ozone using assimilation of MOZAIC observations in a global CTM, Tellus, révisions mineures.

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Teyssèdre, H. et al. (2006), The climatic version of the MOCAGE tropospheric-stratospheric Chemistry and Transport Model : description, evaluation and sensitivity to surface processes, in preparation.

Tiedtke, M., (1989), A comprehensive mass flux scheme for cumulus parametrization in large scale models, Mon. Wea. Rev., 117, 1779-1800.

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