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L'étude du volcan Islandais au LMD - I

L'étude du volcan Islandais au LMD - I

Suivi du nuage de cendres issu du volcan Eyjafjöll avec LMDZ - cliquer pour l'animation

LMDZ en mode semi-opérationnel, un exemple d'application: le suivi du nuage de cendres issu de l'éruption du volcan Efyjafjöll (Islande)

Frédérique Cheruy, avec la  collaboration de Laurent Fairhead, Ionela Musat


Le volcan islandais Eyjafjöll est un strato-volcan situé dans le sud de l'Islande (73N, 19E). Il est entré en éruption le 20 mars 2010. Le trafic aérien a été alors fortement perturbé pendant plusieurs semaines. Depuis le 23 Mai, on n'observe plus de magma sortir du volcan, mais les géophysiciens n'écartent pas l'hypothèse  que l'activité du volcan reprenne, entrainant de nouvelles perturbations du trafic aérien.  La dernière éruption de ce volcan, en1821 avait duré plus d'un an.

Nous avons saisi cette occasion pour tester la version semi-opérationnelle de LMDZ en vraie grandeur.
Un zoom appliqué à la grille du modèle accroît la résolution horizontale  dans la zone d'intérêt sans augmenter le temps de calcul et permet d'atteindre une résolution de l'ordre de 60 km par 120 km sur une zone s'étendant de 40E à 20 W et de 40N à 70N. Le rappel de certaines des variables d'état du modèle vers des analyses météorologiques (ici NCEP) permet au modèle de climat de simuler des évènements météorologiques dont la chronologie est directement comparable aux observations sur de très courtes périodes. L'intensité du guidage (de 30mn à plusieurs jours),  la zone intéressée (tout le globe ou une partie) sont choisies en fonction du type d'application. L'illustration proposée est effectuée avec un rappel fort (30mn sur l'ensemble du globe), mais des résultats  satisfaisants ont également été obtenus avec un rappel faible sur la zone zoomée. Les cendres rejetées par le volcan ont été introduites dans le modèle comme un aérosol de concentration constante dans un panache qui monte jusque 600hPa, ce niveau est sous estimé pour les phases intenses de l'éruption où le panache peut atteindre 300hPa.  L'aérosol  peut interagir avec la couche limite et être lessivé, il n y a pas d'interaction avec le rayonnement. La physique est celle utilisée pour les  simulations  qui ont servi de support au précédent rapport de l'IPCC (2007).  L' animation présente l'évolution du nuage de cendres du 14 Avril au 18 Mai.  On a utilisé l'analyse NCEP à 00:00  et la prévision à 24 heures.  Un guidage avec la prévision à 3 jours (également disponible)  permettrait  de prévoir les contours d'une zone possiblement intéressée par le nuage.

Quelques éléments d'évaluation de la simulation sont avancés ici:
La nuage atteint la maille du SIRTA à 12 heures, ce qui est légèrement antérieur à sa première détection par le lidar LNA à 16 heures, mais reste compatible si l'on garde à l'esprit que l'on compare une mesure très ponctuelle avec une quantité représentant une maille du modèle.  Plusieurs autres sites instrumentés en Europe ont observé le nuage de cendres, ils pourraient permettre d'approfondir ce type de confrontation.

iasi-model.jpg
Au niveau synoptique,  l'indice de cendres extrait des observations  IASI/Metop (données ULB/LATMOS, courtesy C. Clerbaux) donne également des informations. La trace du nuage de cendres le 15 avril à 10h est bien représentée par le modèle par exemple.  Par la suite, le modèle prévoit des cendres là où IASI en observe. Outre les incertitudes de la modélisation, plusieurs pistes  peuvent être proposées pour expliquer les différences: la source modélisée émet en continu alors que le volcan émet par pulses, IASI fournit une observation instantanée alors que les simulations sont moyennées sur 6 heures,  IASI peut voir sa sensibilité aux aérosols fortement diminuée s'ils sont couverts par des nuages épais.
Également ici, plusieurs autres instruments ont détecté le nuage volcanique (GOME/Metop , MSG).  Ils pourraient être utiles à une évaluation plus approfondie.

Plus d'information sur la procédure de lancement du modèle en mode opérationnel, mise au point par L. Fairhead.

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