Dans cette partie nous avons configur´e le mod`ele LMDZ `a la r´esolution 128x88x39 afin de se rapprocher de la r´esolution d’1◦x1◦ des donn´ees de surface utilis´ee dans les simula-tions de CHIMERE. Dans cette section nous validons les r´esultats de LMDZ par rapport `a ceux de CHIMERE pour une mˆeme m´et´eorologie impos´ee et nous comparons deux m´ethodes d’interpolation des param`etres de surface
2.4.1 Interpolation des donn´ees du sol
La description des ´etats de surface se fait `a partir d’une base de donn´ees pour le Nord de l’Afrique. Ces donn´ees contiennent les param`etres de surface n´ecessaires aux calculs des ´emissions. Pour chaque maille du mod`ele, on prescrit cinq familles de types de sol d´ecrits chacun par les sept param`etres ci-dessous :
? L’indicateur du type de sol (sol) ? La fraction du type de sol (P )
? La longueur de rugosit´e des surfaces ´erodables lisses (Z0s)
? La longueur de rugosit´e des surfaces rugueuses (sous deux formes Z01 et Z02) ? Le tiers de la distance moyenne entre deux ´el´ements rugueux distincts (D) ? La fraction de surface non couverte par les ´el´ements rugueux (A)
Nous signalons que dans cette base de donn´ees que nous utilisons, Z01 et Z02 sont iden-tiques et nous d´esignerons par Z0 cette hauteur de rugosit´e des surfaces rugueuses.
Ces param`etres `a la r´esolution d’origine d’1◦x1◦ et directement utilis´es par CHIMERE doivent ˆetre interpol´es `a la grille de LMDZ.
On montre sur les figures Fig 2.8-a), Fig 2.9-a) et sur la figure Fig 2.10-a) pour les flux d’´emission calcul´es pour un vent `a 10 m`etres uniforme `a comparer aux mˆemes donn´ees utilis´ees ou calcul´ees par CHIMERE montr´es sur les figures Fig 2.8-c), Fig 2.9-c) et Fig 2.10-c).
L’utilisation d’une interpolation lin´eaire a tendance `a lisser les donn´ees d’origines sur la grille de LMDZ. Par cons´equent, une diff´erence entre le flux calcul´e par LMDZ et celui calcul´e par CHIMERE est observ´ee, mˆeme dans un cas id´ealis´e o`u on impose un vent constant et uniforme (de 11, 31 m s−1 ) sur le domaine (Fig 2.10).
Une interpolation par recherche du plus proche voisin dont les r´esultats correspondants obtenus sont montr´es sur les figures Fig 2.8-b) et Fig 2.9-b) pour les donn´ees d’entr´ee et sur
Figure 2.8 – Le logarithme de la hauteur de rugosit´e a´erodynamique des surfaces ´erodables lisses Z0s correspondant `a la premi`ere famille de type de sol a) interpol´e lin´eairement sur la grille de LMDZ, b) interpol´e sur la grille de LMDZ par la recherche du plus proche voisin, c) utilis´e par CHIMERE.
la figure Fig 2.10-b) pour le flux d’´emission calcul´e permet de pr´esenter mieux les donn´ees d’entr´ee utilis´ees par CHIMERE apr`es une interpolation sur la grille de LMDZ. Le flux d’´emission calcul´e se rapproche alors beaucoup de celui calcul´e par CHIMERE.
La m´ethode par recherche du plus proche voisin sera par cons´equent utilis´ee dans toutes les simulations r´ealis´ees dans le cadre de notre travail pour interpoler les donn´ees d’entr´ee sur la grille de LMDZ.
2.4.2 Validation du flux d’´emission dans le cas acad´emique
Apr`es avoir introduit les diff´erentes param´etrisations d´ecrivant le soul`evement des poussi`eres dans LMDZ, une premi`ere validation est effectu´ee par rapport aux r´esultats de CHIMERE en imposant partout une mˆeme vitesse du module de vent `a 10 m`etres ´egale `a 11, 31 m s−1 . Dans LMDZ aussi bien que dans CHIMERE, la vitesse de friction du vent U∗ est recalcul´ee `a partir du module de vent `a 10 m`etres en utilisant la relation donn´ee par l’´equation 2.13. L’´echelle de vitesse verticale convective W∗ n’a pas encore ´et´e introduite.
La comparaison est effectu´ee pour le flux total (obtenu en faisant la somme des flux des trois modes) et pour les flux correspondant `a chacun des trois modes granulom´etriques
Figure 2.9 – Le logarithme de la hauteur de rugosit´e a´erodynamique Z01 correspondant `a la premi`ere famille de type de sol a) interpol´e lin´eairement sur la grille de LMDZ, b) interpol´e sur la grille de LMDZ par la recherche du plus proche voisin, c) utilis´e par CHIMERE. lognormaux d1 = 1.5 µm, d2 = 6.7 µm, d3 = 14.2 µm caract´erisant la distribution de la poussi`ere ´emise par sandblasting.
Le r´esultat du flux total simul´e par LMDZ montr´e sur la figure 2.10-b) reproduit de fa¸con satisfaisante celui calcul´e par le mod`ele CHIMERE montr´e sur la figure 2.10-c). Les maximum d’´emission de l’ordre de 3 10−8 g cm−2 s−1 simul´es par LMDZ sont localis´es sur un large domaine allant de la Mauritanie jusqu’au Mali, au centre du Niger, et `a partir du nord de l’Alg´erie jusqu’en Libye en parfait accord avec le r´esultat de CHIMERE. Ces zones de maximum coincident g´en´eralement aux endroits o`u la hauteur de rugosit´e a´erodynamique est faible tels qu’on peut l’observer sur la figure 2.9.
Si l’on s’int´eresse `a la contribution de chaque mode granulom´etrique au flux total de poussi`ere, consid´erons la figure 2.11 qui montre le r´esultat de la simulation du flux de poussi`eres correspondant `a chacun des modes par le mod`ele LMDZ (`a gauche) et le mod`ele CHIMERE (`a droite). Le flux correspondant au premier mode simul´e par CHIMERE et montr´e sur la figure 2.11-b) indiquent des zones sources pr´epond´erantes principalement lo-calis´ees dans le sud de la zone d’´etude et plus particuli`erement dans la zone de la d´epression de Bod´el´e, au centre du Mali, au centre et `a l’Ouest de la Mauritanie, au sud de l’Alg´erie et de l’Egypte puis au nord du Soudan. Toutes ces zones sont ´egalement identifi´ees sur nos
Figure 2.10 – Flux de poussi`ere total (10−8 g cm−2 s−1) : a) calcul´e dans LMDZ avec une interpolation lin´eaire des donn´ees de surface, b) calcul´e par LMDZ avec interpolation des donn´ees de surface par la recherche du plus proche voisin, c) simul´e par CHIMERE. Un vent de surface U10M constant de 11, 31 m s−1 est utilis´e dans ces simulations.
simulations du flux d’´emission de poussi`eres (figure 2.11-a)). Les maxima du flux d’´emission de l’ordre de 0.7 10−8 g cm−2 s−1 sont coh´erents avec les valeurs simul´ees par CHIMERE. Le flux d’´emission de poussi`eres correspondant au deuxi`eme mode issu de la simulation de LMDZ est montr´e sur la figure 2.11-c). Les ´emissions maximales de l’ordre de 0.7 10−8g cm−2 s−1 sont localis´ees au nord de l’Egypte et de l’Alg´erie et sur la fronti`ere entre le Mali et le Niger et sont en parfait accord avec le r´esultat de CHIMERE pour le mˆeme mode montr´e sur figure 2.11-d). Quant au troisi`eme mode granulom´etrique, le flux correspondant simul´e par LMDZ est montr´e sur la figure 2.11-e) qui pr´esente des ´emissions maximales d’environ 1.5 10−8 g cm−2 s−1 sur une large bande allant de la Mauritanie jusqu’au Niger, sur le nord de l’Egypte et de l’Alg´erie. Cette localisation des maxima est identifi´ee dans la simulation de CHIMERE montr´ee sur la figure 2.11-f).
Ces r´esultats montrent donc que les ´emissions de poussi`eres se font majoritairement pour le mode granulom´etrique 3 caract´eris´e par le diam`etre d3 = 14.2 µm associ´e au coefficient de d´eviation standard σ3 = 1.5. Ces simulations acad´emiques nous donnent une satisfaction par rapport au portage des ´emissions de CHIMERE dans LMDZ. Ces ´emissions du mod`ele LMDZ vont ˆetre int´egr´ees dans l’´equation de transport des traceurs.
Figure 2.11 – Flux de poussi`ere (10−8 g cm−2 s−1) correspondant au premier mode (haut), au deuxi`eme mode (milieu), et au troisi`eme mode (bas) simul´e par LMDZ (`a gauche, a,c,e) et par chimeredust (`a droite b,d,f )