Présentation

Le Laboratoire de Météorologie Dynamique a pour objet de recherche les mécanismes, l'évolution et la prévision des phénomènes météorologiques et du climat ainsi que de la pollution atmosphérique et des atmosphères planétaires.

Le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) a été crée en 1968 à l'initiative de Pierre Morel. Longtemps unité propre du CNRS bien qu'implanté sur trois sites| universitaires : à l'École Polytechnique à Palaiseau, à l'École Normale Supérieure et à l'Université Pierre et Marie Curie à Paris, le LMD est devenu une unité mixte de recherche en 1998. En 2009, une convention a été signée avec l'École nationale des ponts et chaussées en vue qu'elle devienne une tutelle du laboratoire.

Le laboratoire est membre de l'Institut Pierre Simon Laplace (IPSL), fédération de six laboratoires publics de recherche en sciences de l'environnement en Ile-de-France. Le LMD y joue un rôle moteur dans plusieurs projets et pôles, autour de la modélisation du climat, du site d'observation du Sirta à l'Ecole Polytechnique, de la planétologie, ou des serveurs et bases de données.

Le LMD a des relations étroites avec le Centre Nationale d'Etudes Spatiales (CNES). Non seulement il exploite de nombreuses données spatiales et propose des concepts pour de nouvelles missions, mais le LMD a aussi réalisé trois instruments de mesure du bilan radiatif (ScaraB), deux étant lancés sur des missions russes et le troisième faisant partie de la mission franco-indienne Megha-Tropiques. Le LMD a aussi une importante activité dans le développement d'instrumentation déployée sous les ballons lancés par le CNES.

Le LMD étudie le climat, la pollution et les atmosphères planétaires en associant approches théoriques, développements instrumentaux pour l'observation et modélisations numériques. Il est à la pointe de la recherche sur les processus dynamiques et physiques permettant l'étude de l'évolution et la prévision des phénomènes météorologiques et climatiques.

Les travaux du LMD s'articulent autour de deux grands axes : l'étude de l'évolution du climat et des effets anthropiques et l'étude des processus dynamiques et physiques dans les enveloppes fluides et à la surface.

Le laboratoire compte un peu moins de 200 personnes, dont un quart de chercheurs et d'enseignants-chercheurs permanents, un quart d'ingénieurs, techniciens et administratifs, un quart de doctorants, et un quart de post-doctorants, visiteurs ou stagiaires. Le LMD est organisé en sept équipes scientifiques (auxquelles il convient d'ajouter l'équipe administrative, le groupe informatique et le pôle technique pour les développements instrumentaux)| :

• « Atmosphère-Biosphère-Climatologie (télédétection) » qui étudie les flux de vapeur d'eau et de gaz carbonique en utilisant les mesures in situ et les données satellite ;

• « Cycle de l'eau et de l'énergie dans les Tropiques|»  qui exploite les données de satellites géostationnaires en particulier Météosat et porte la mission Megha-Tropiques ;

• « Fluides stratifiés et tournants » qui s'intéresse à la dynamique du climat, à la stratosphère, à la turbulence et aux expériences sous ballons ;

• « Interfaces et troposphère » dont les travaux portent sur la physique et la chimie atmosphérique, les aérosols et les nuages ;

• « Modélisation globale et changement climatique » qui développe des paramétrisations physiques pour LMDz la composante atmosphérique du modèle du système Terre de l'IPSL et étudie la variabilité naturelle du climat et les impacts des activités humaines sur celui-ci ;

• « Planétologie » qui travaille sur les atmosphères de Mars, Vénus, Titan, Triton et Pluton ;

• «  Variabilité du Climat et Prédictabilité » dont les systèmes dynamiques, l'assimilation de données, la prévisibilité, le couplage océan-atmosphère et les paléo-climats.

L'équipe de direction est constituée d'un Directeur Vincent Cassé, d'un Directeur adjoint scientifique Frédéric Hourdin, d'un Directeur adjoint technique Patricia Delville et d'un Secrétaire général Stéphane Sportouch.

A coté du Comité de Laboratoire (CDL) qui représente l'ensemble des personnels, un Comité de Direction réunissant autour de l'équipe de direction les responsables d'équipe se réunit régulièrement pour faire fonctionner le laboratoire au quotidien, suivre les questions à la fois scientifiques, techniques et administratives, recueillir et diffuser l'information et discuter de la politique de recrutement du point de vue des équipes.

Le laboratoire est caractérisé par une unité thématique forte que décrit bien son titre : dans ses trois implantations, l'objet d'étude principal est la dynamique de l'atmosphère, à des échelles d'espace et de temps qui sont en premier lieu dictées par l'étude du climat et de ses fluctuations inter-annuelles. C'est donc souvent l'échelle continentale et l'échelle globale qui servent de référence pour les études menées au LMD - mais leur compréhension ou leur prédiction implique aussi d'étudier le rôle d'échelles plus petites, et la contribution des processus atmosphériques « élémentaires ». L'atmosphère constitue en effet un milieu particulièrement complexe, au comportement fortement non-linéaire| : qu'il s'agisse de processus fondamentaux (rôle de la stratification, des interactions avec la surface et sa topographie, des interactions entre échelles), ou de processus déjà plus hétérogènes et souvent organisés à grande échelle (tels que les circulations stratosphériques, la mousson et les perturbations tropicales, ou encore les perturbations des moyens latitudes), il est toujours nécessaire de mettre en avant des approches axées sur la compréhension physique, qui combinent modélisation, études théoriques et observations.

L'atmosphère est une composante centrale du système climatique. Sa dynamique rapide en fait  un agent de transport très efficace (de l'énergie, de l'eau, des composés chimiques), et à ses échanges actifs avec les surfaces continentales et océaniques. C'est aussi un milieu qui est souvent plus directement observable que le sol ou l'océan, même si cela se fait au prix d'efforts de traitement ou d'inversion de données importants. Il en résulte que l'étude des bilans atmosphériques constitue dans beaucoup de cas la meilleure manière de contraindre les paramètres d'échanges entre les différentes composantes du système climatique (par exemple, les échanges d'eau ou les émissions de gaz traces près du sol)..

Ces rôles multiples de l'atmosphère placent le LMD en situation d'interaction forte avec ses partenaires de l'IPSL| : qu'il s'agisse de la modélisation du climat (et du Pôle de Modélisation), de la modélisation et de l'observation du bilan hydrique, de la modélisation des atmosphères planétaires (et du Pôle de Planétologie), ou de la conception et de l'étude des mesures in situ ou spatiales (et donc du site d'observation SIRTA, de centre d'expertise ICARE ou du Pôle Spatial et Instrumental de l'IPSL), le LMD joue très souvent un rôle de développeur d'outils pour l'ensemble de la communauté IPSL.

Au travers de ces collaborations, le LMD est très naturellement amené à dépasser le stade des études purement atmosphériques pour s'intéresser à leurs applications dans des domaines plus larges. L'IPSL ouvre des thématiques multidisciplinaires nouvelles, qui sont aussi très souvent celles qui sont attendues pour répondre aux inquiétudes du grand public ou des décideurs ' mais l'IPSL n'existe pas sans les laboratoires qui la composent, et c'est donc au LMD, comme aux autres laboratoires, de prendre à son compte une part au moins de ces recherches nouvelles qui seraient interdites à chacun des laboratoires isolément.

C'est ainsi que la réalisation des scénarios IPCC du changement climatique au XXIeme siècle, effectuée dans le cadre de l'IPSL, s'est largement appuyée sur les efforts de l'équipe de modélisation du LMD, où se font aussi une part importante de leur analyse, (dans des contextes variés, en liaison avec des coopérations internationales focalisées régionalement, en s'appuyant sur l'apport des données satellitaires, ou en collaborant dans un cadre plus interdisciplinaire avec des économistes). La prévision quasi-opérationnelle de la qualité de l'air dans le cadre du projet Prev'Air| doit aussi beaucoup au travail conduit au LMD. La même évolution vers des sujets largement interdisciplinaire se retrouve au niveau de la mesure et de la modélisation atmosphérique du transport de vapeur d'eau ou des précipitations, qui conduisent à l'étude de l'hydrologie des surfaces et à celle de la végétation. La mesure du CO2 atmosphérique et la modélisation de son transport permettent aussi le diagnostic des puits et sources en surface. Dans tous ces domaines la contribution du LMD s'est fortement développée au cours des dernières années. Le LMD, par sa connaissance des mécanismes atmosphériques élémentaires, apporte une contribution originale à l'étude de ces différents thèmes, ne serait-ce qu'une meilleure prise en compte des incertitudes de la mesure ou de la modélisation du rôle de la dynamique atmosphérique.