BLLAST

BLLAST

Boundary Layer Late Afternoon and Sunset Turbulence

Coordinateur M. Lothon
Correspondant CNRM-GAME F. Couvreux
Équipes CNRM-GAME GMEI, GMME
Site Internet du projet (BLLAST)
Type Project
Début 2011
Durée 3 ans

 Objectifs

Le programme de recherche BLLAST a pour but d’explorer la période transitoire de fin d’après-midi de la couche limite atmosphérique.

La fin d’après-midi est une phase du cycle diurne de la basse troposphère encore mal comprise. Pourtant, cette transition joue un rôle important, notamment sur le transport et la diffusion de la vapeur d’eau et des composés en trace. Les principales questions abordées dans ce programme de recherche sont :
- Comment la décroissance de la turbulence dans les basses couches de l’atmosphère se réalise lorsque le chauffage de la surface par le soleil diminue ?
- Quelles sont les transferts en jeu, les échelles des mouvements ?
- Quel impact sur le transport des espèces ?
- Comment représenter correctement ces processus dans les modèles météorologiques ?

Une campagne de mesures a été organisée dans le cadre du projet pendant l’été 2011 (14 juin au 8 juillet). Divers moyens d’observations à différentes échelles de temps et d’espace ont été déployés par plusieurs équipes nationales et internationales afin d’ obtenir la description la plus complète possible des processus dynamiques de la couche limite. La stratégie a consisté à intensifier les mesures pendant la transition de fin d’après-midi, notamment grâce aux mesures par ballons, par avions et par drones.

 Apports du CNRM-GAME

Les équipes GMME/MOANA, GMAP/PROC, GMEI/4M, GMEI/TRAMM et GMEI/LISA ont participé au projet.

La campagne de mesure présentait un volet de développement instrumental important. Concernant le CNRM-GAME, on notera deux dispositifs développés à GMEI/4M : une sonde turbulente emportée sous ballon captif et un système de sondages fréquents par récupération des sondes. Les deux étaient utilisés pour la première fois en campagne.

L’analyse des données est en cours par les équipes GMME/MOANA et GMEI/4M. Le travail porte pour l’heure sur la comparaison des phénomènes observés et ceux simulés dans les modèles numériques.

 Quelques résultats

Le principe opératoire du système de radiosondage fréquent avec récupération de la sonde est décrit dans la figure suivante. La sonde est lancée, accrochée à deux ballons. A une altitude donnée, un mécanisme coupe le fil du ballon ascenseur. La sonde redescend alors, freinée par le second ballon parachute gonflé de manière à ce que la vitesse de descente soit de quelques mètres par seconde seulement. La sonde est protégée pour ne pas être détériorée lorsqu’elle tombe sur le sol et peut être récupérée. Sa position est indiquée par le GPS embarqué et sa récupération est facilitée par la présence du ballon parachute.

Le tableau ci-dessous montre que sur les 62 sondages réalisés pendant la campagne, 80% ont donné lieu à récupération et réutilisation de la sonde.

La nacelle "turbulente" porté par le ballon captif (anémomètre sonique et capteur rapide de température) a par ailleurs permis de réaliser des mesures de flux de chaleur sensible à différentes altitudes qui ont pu être comparées aux autres moyens de mesure de flux. La comparaison fait l’objet de la figure ci-dessous. Les flux de la nacelle y sont comparés à ceux des capteurs situés sur un mât de mesure. La couleur des points est représentative de la différence d’altitude entre la nacelle et le point de mesure sur le mât. Les ’$\Delta$’ représentent des mesures réalisés pendant une autre campagne (voir Turbulence Bourges 2013). Les mesures valident la capacité de la nacelle turbulente à mesurer des flux de chaleur sensible.

La figure ci-dessous est une évolution temporelle pour la journée du 01/07/2011 de l’énergie cinétique turbulente (TKE) (haut) observée par anémomètre sonique sur un mât de 60m, sous le ballon captif, par avion de recherche et par lidar Doppler et (bas) obtenue dans AROME à différentes altitudes. En général, le cycle diurne est bien représenté. Cependant des différences sont observées lors de la transition de fin d’après-midi. La TKE du modèle a tendance à diminuer plus tôt que celle observée.

 Partenaires

  1. INSU
  2. OMP
  3. Université Paul Sabatier, Toulouse
  4. Laboratoire de Physico-Chimie de l’Atmosphère
  5. SAFIRE
  6. ANR
  7. Technische Universität Braunschweig
  8. Goberno de l’Espana, Ministerio de Ciencia e Innovation
  9. Universitat Politecnica de Catalunya, BarcelonaTech
  10. Wageningen UR
  11. University of Utah
  12. Universität Tübingen
  13. EUFAR
  14. Universitat de les Illes Balears
  15. Universität Bonn
  16. UC San Diego
  17. Union Européenne
  18. FluxPyr

 Références

Couvreux, F., E. Bazile, Y. Seity, M. Lothon, F. Guichard, G. Canut, F. Lohou, H. Pietersen, and D. Legain : Representation of the afternoon transition in Numerical Weather Prediction models : evaluation with BLLAST data. EGU General Assembly, 28 April, 2 May 2014.

Canut, G., L. Thobois, A. DAbas, M. Renaudier, D. Legain, A. Bizard, ISARS 2014 : Evaluation of the turbulence measured by Doppler lidar with sonic anemometer and atmospheric numerical models.

Legain D., O. Bousquet, T. Douffet, D. Tzanos, E. Moulin, J. Barrie, and J.-B. Renard, 2013 : High frequency boundary layer profiling with reusable radiosondes. Atmos. Meas. Tech. Discuss., 6, 3339-3365.

Couvreux, F. et al., 2012 : Representation of the Afternoon Transition in Numerical Weather Prediction Models : Evaluation with BLLAST Data. Proc. of the 20th Symposium on Boundary-Layers and Turbulence, 7-13 July, Boston, MA, USA.