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contribution au contribution au Programme 1 Programme 1 : : Detection and characterization of Detection and characterization of volcanic plumes volcanic plumes and and ’ash clouds’ ’ash clouds’ Laboratoire de Météorologie-Physique UMR 6016/ OPGC Contributions Contributions (prévues): (prévues): 1 - Mesures in-situ 1 - Mesures in-situ par avion dans les panaches volcaniques par avion dans les panaches volcaniques 2 - Modélisation numérique 2 - Modélisation numérique de la dispersions des panaches de la dispersions des panaches volcaniques volcaniques Objectifs Objectifs : : 1 - caractériser les propriétés physiques et chimiques 1 - caractériser les propriétés physiques et chimiques des des cendres volcaniques ( cendres volcaniques ( VA VA ) en fonction de la distance du ) en fonction de la distance du volcan volcan 2 - analyser ( 2 - analyser ( et prévoir? et prévoir? ) le transport, la dispersion et le ) le transport, la dispersion et le lessivage lessivage des particules volcaniques dans la troposphère des particules volcaniques dans la troposphère

Contribution au Programme 1: Detection and characterization of volcanic plumesand ash clouds Detection and characterization of volcanic plumes and ash

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contribution au contribution au Programme 1Programme 1::Detection and characterization of Detection and characterization of volcanic plumesvolcanic plumes andand ’ash clouds’’ash clouds’

Laboratoire de Météorologie-Physique UMR 6016/ OPGC

Contributions Contributions (prévues):(prévues):1 - Mesures in-situ1 - Mesures in-situ par avion dans les panaches volcaniques par avion dans les panaches volcaniques2 - Modélisation numérique2 - Modélisation numérique de la dispersions des panaches de la dispersions des panaches

volcaniquesvolcaniques Objectifs Objectifs ::

1 - caractériser les propriétés physiques et chimiques 1 - caractériser les propriétés physiques et chimiques desdes cendres volcaniques ( cendres volcaniques (VAVA) en fonction de la distance du volcan) en fonction de la distance du volcan2 - analyser (2 - analyser (et prévoir?et prévoir?) le transport, la dispersion et le) le transport, la dispersion et le lessivage lessivage des particules volcaniques dans la troposphèredes particules volcaniques dans la troposphère

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Objectifs scientifiquesObjectifs scientifiques

Granulométrie des spectres des particules atmosphériques (x nm à y µm) Détection de leurs formes et leurs propriétés optiques analyses de la composition chimiques et des propriétés physico-chimique (hygroscopicité) missions des vol: saisir le transport, la dispersion/dilution du panache horizontalement comme verticalement

embarquer un Lidar aéroporté ? (du LATMOS ou LISA)

1 - Caractériser les propriétés physiques et chimiques 1 - Caractériser les propriétés physiques et chimiques des des VAVApar mesures aéroportées:par mesures aéroportées:

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Objectifs scientifiquesObjectifs scientifiques

calcul des trajectoires lagrangiennes (+l’effet de dispersion)

application d’un modèle de prévision pour le transport et la dispersion des VA

étudier le transport, la dispersion et le lessivage des VA considérant tous processus d’interaction ‘VA-atmosphère’ par un modèle de recherche

2 - Analyser (2 - Analyser (et prévoir?et prévoir?) le transport, la dispersion et le) le transport, la dispersion et le lessivage lessivage des particules volcaniques dans la troposphèredes particules volcaniques dans la troposphère

activités possibles par modélisation numérique:

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calcul des trajectoires lagrangiennes

Modèles disponibles: multiple

Hysplit (NOAA) data base: NCEP (analyse et prévision)

Flexpart (NILU) data base: ECMWF (analyse et prévision)

Goddard Automailer, BADC.uk , … et 2 modèles propres au LaMP

Avantages: - calcul très rapide

- accès au code et installation sur des ordinateurs locaux

- pour Hysplit, Automailer, BADC: calcul à distance sans ftp et stockage des données NCEP ou ECWMF

Désavantages: - pour le calcul autonome: une gestion opérationnelle des données NCEP ou ECWMF est nécessaire

- le champ atmosphérique de u,v,w,T,… est disponible tous les 6 (3) heures incertitude par interpolation temporelle

- les approches pour la dispersion très empirique

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calcul des trajectoires lagrangiennes HYSPLIT

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calcul des trajectoires lagrangiennes

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calcul des trajectoires lagrangiennes combiné avec la dispersion et du dépôt des composées atmosphériques

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calcul de la dispersion et du dépôt des composées atmosphériques

Modèle de panachegaussien

Modèle à boufféesgaussiennes

(plume and puffmodels)

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Exemple:Exemple:

Flexpart (NILU)Flexpart (NILU)

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Application d’un modèle de prévision pour le transport et la dispersion des VA (LaMP juin 2010)

Weather Research & Forecasting Model Modèle WRF =

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Application d’un modèle de prévision pour le transport et la dispersion de VA

Weather Research & Forecasting Model Modèle WRF =

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Application d’un modèle de prévision pour le transport et la dispersion de VA

Weather Research & Forecasting Model Modèle WRF =

Avantages:- une prévision opérationnelle est possible- des applications pour les éruptions volcaniques sont déjà développées (NCAR, Univ. of Alaska, …)

Désavantages:- moyens informatiques sont considérables (32 procs – 128 procs)- résolution de l’éruption très grossière (couplage avec un modèle ‘puff’)

http://puff.images.alaska.edu/index.shtml

- description de la granulométrie des VA grossière (notre approche: distribution dimensionnelle type gamma avec la prévision du nombre de particules et de la concentration)

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voir lien http://puff.images.alaska.edu/index.shtml

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étudier le transport, la dispersion et le lessivage des VA considérant tous processus d’interaction ‘VA-atmosphère’ par un modèle de recherche

Modèle DeScaM = Modélisation détaillée des processusatmosphériques influençant la formationet l’évolution des nuages et des précipitations

Méthodologie: prévoir les spectres des particules d’aérosol, des gouttes et des cristaux

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0.001

0.01

0.1

1

10

100

dN

/ d

log

D (

cm-3

)

particules d’aérosols

goutt

es

et

cris

taux

pré

cipit

ati

on

1 nm 1 µm 1 mm

VA

?

Spectres des « particules atmosphériques »

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Utilité de Modélisation de la dispersion volcanique ?

Considérant:

- Compétence disponible au LaMP

mais actuellement n’envisagée dans aucun projet personnel et fonctionnement nécessaires + heures de calcul sur les machines dédiées (et acquises) pour ClerVolc

- Prévisions opérationnelles déjà établies à différentes institutions nationales et internationales

en France: « Prev’Air » www.prevair.ineris.fr (Ministère d ’écolo…, ADEME, MétéoFrance, INERIS, CNRS, IPSL, …) quelle activité (prévi opérationnelle/ aspect recherche) est utile pour ClerVolc?