Modélisation Atmosphérique pour la Transmission des Rayonnements en Atmosphère Cotière – MATRAC

Le projet « MATRAC » propose une étude détaillée des termes sources, de la dynamique et des propriétés optiques de l’aérosol marin en zone littorale afin d'obtenir une meilleure compréhension des variations spatio-temporelles du coefficient d'extinction particulaire. Les résultats attendus s’inscrivent à la fois dans le cadre d’une amélioration de la prédiction de portée des outils opérationnels de la Marine Nationale dans les domaine du visible et de l’infrarouge et des modèles climatiques via une meilleure estimation du forçage radiatif de l’aérosol en zone maritime.

Pour ce faire, nous proposons une méthodologie originale basée sur une analyse physicochimique de l'aérosol en atmosphère marine et une démarche de modélisation innovantes. L’objectif est de fournir une modélisation numérique pertinente des aérosols générés à l'interface air-mer et de leur dynamique atmosphérique en zone côtière à échelle locale dans le double intérêt d'affiner d'une part, les estimations du forçage radiatif des aérosols, nécessaire à la fiabilité des scenarios climatiques et d'autre part valider un modèle d'extinction fonctionnant à partir d’un nombre réduit d’entrées. Celles-ci seront constituées des données environnementales aisément accessibles (vitesse du vent, température de l'air et humidité etc..) pour que le modèle soit capable de calculer instantanément le coefficient d’extinction dans les domaines de l'infrarouge et du visible. La démarche scientifique adoptée aura pour double intérêt de fournir les forçages pertinents au modèle d'extinction, mais aussi par une description précise de l'environnement, permettra les tests pertinents nécessaires à l'amélioration des performances de celui-ci.
Dans ce cadre, nous proposons une approche multi-échelle basée sur une stratégie de modèles imbriqués et validée par des mesures expérimentales. Un travail particulier sera effectué pour la détermination des termes source de l'aérosol marin et son devenir atmosphérique. La réponse de ces aérosols aux rayonnements électromagnétiques sera étudiée finement à partir de techniques d'analyse chimique innovante. Cela devrait nous permettre d'affiner nos connaissances des propriétés optiques de l'aérosol marin en zone côtière et ainsi améliorer les performances des calculs d'extinction basés sur la théorie de Mie.

Les résultats seront validés à partir de la mise en place d'une première série de mesures en zone côtière méditerranéenne à la station du laboratoire MIO sur l'île de Porquerolles et une deuxième prenant place sur la côte Atlantique. Les données acquises seront en outre, comparées à celles précédemment enregistrées sur d'autres sites de diverses régions géographiques du globe. Cette analyse permettra d’identifier les propriétés généralisables du modèle d'extinction MEDEX.

La modélisation obtenue aura pour objectif d'augmenter à terme les performances des outils de modélisation semi-opérationnels utilisés pour évaluer la propagation des rayonnements électro-optiques dans la couche limite atmosphérique marine (CLAM) et les calculs de forçage radiatif des aérosols à l'aide de modèles régionaux. Au final, on évaluera les conséquences des coefficients de d'extinction fournis par le nouveau modèle sur les performances du code de générateur de scènes MATISSE développé par l'ONERA [Labarre et al. 2010].