3.2.1 Méthodologie
A partir des simulations FLEXPART portant sur les fractions de particules, explicitées dans le chapitre précédent, on a effectué une climatologie temporelle et spatiale des masses d’air rencontrées pendant toute la durée de la campagne.
Ainsi, pour chaque vol, des simulations ont été réalisées tous les 0.5˚de 1000 à 7500 mètres par tranche de 500m avec le calcul de fractions de particules provenant de 3 régions : Europe, Asie et Arctique. Afin de voir les différentes contributions des voies de transport passant par l’Arctique, j’ai décidé de regarder la contribution des voies de transport de l’Arctique provenant des régions asiatiques et des régions américaines. Ainsi, à un instant donné, lorsque le nuage de particules se trouve au dessus de 70˚N entre -30 et -130 ˚E, il est classé comme "Arctique Amérique", s’il est en dehors de cette zone, il est classé comme "Arctique Asie".
De la même manière, j’ai défini une voie de transport, appelé "SUD" englobant, les particules à un instant donné, se trouvant à des latitudes inférieure à 55˚N entre 30˚Ouest et 180˚Ouest. Cette contribution englobe les particules provenant de l’Europe mais aussi les particules d’origine américaine, transportées au dessus de l’océan Atlantique Nord par les systèmes cycloniques au dessus de l’Islande. Le tableau 3.1 résume les différents modes de transport définis.
Dans les simulations de ce chapitre aucun critère restrictif sur la proportion de parti-cules contenue dans la fraction n’est appliqué. Ainsi, on tient compte des fractions infé-rieures à 20% provenant d’une région.
mode latitude longitude altitude
Sud latpart<55˚N -30˚E<lonpart<30˚E zpart<3km Asie latpart<55˚N 30˚E<lonpart<180˚E zpart<3km Arctique Asie latpart>70˚N 30˚E<lonpart<180˚E zpart>1km Arctique Amérique latpart>70˚N -130˚E<lonpart<30˚E zpart>1km
Table 3.1 – Caractéristiques des zones identifiant les modes de transport utilisés dans la climatologie.
Pour établir ces climatologies, des séries en latitude sont construites, en moyennant sur tous les vols, tous les degrés, entre 67.5˚N et 72.5˚N, les fractions de particules comprises
3.2. Variabilité des régimes de transport associés aux couches d’aérosols observées. De même les séries temporelles, sont construites de la façon suivante : pour un vol et une tranche d’altitude donnés, on moyenne les fractions de particules se trouvant dans chacun des modes de transport, sur toute les latitudes explorées par le vol. On obtient donc 4 valeurs, correspondant aux 4 fractions de particules contenue dans les différents modes de transport au jour considéré.
Enfin, dans mon analyse je distingue les basses couches (1-2km), de celles de la moyenne troposphère (2-5km) où la majorité des observations aéroportées ont été effec-tuées et de la plus haute troposphère (5-7.5 km), couverte essentiellement par les données CALIOP. On s’appuiera dans cette analyse, sur la figure 3.1 qui montrent des coupes méridiennes et des séries temporelles de fractions particules, se trouvant à 6 jours avant l’observation, dans une des régions précédemment décrite.
3.2.2 Variabilité spatiale des régimes de transport associés aux
couches d’aérosols observées.
L’analyse de la variabilité spatiale des régimes de transport, associée aux couches d’aérosols observées, nous montre que la diversité des masses d’air rencontrées diffère si on se trouve au nord ou au sud du cercle Arctique.
Dans la zone subarctique (<70˚N) la moyenne et haute troposphère sont caractérisées par des régimes de transport passant par l’Europe. En effet, entre 20 et 35 % des particules observées se situent dans cette région 6 jours avant l’observation (Fig.3.1(c) et Fig.3.1(e)). La basse troposphère, elle, connaît un mélange assez homogène, composé d’air européen et arctique (Asie+Amérique), avec 15 à 28% des particules se trouvant dans chacune de ces régions 6 jours avant les observations (Fig.3.1(a)). Notons également, une augmentation de la contribution asiatique avec l’altitude passant de moins de 5 % dans la basse troposphère à 15 % dans la haute troposphère à 68.5˚N. Ainsi, on voit que dans cette région subarctique, on a rencontré des masses d’air transportées par les 4 régimes avec une plus grande importance liée aux transports d’air européen.
Dans la région Arctique (>70˚N), la composition de la basse troposphère est largement pilotée par les régimes de transport Arctique-Asie atteignant près de 50% de particules à 72.5˚N (Fig. 3.1(a)), alors que pour la moyenne troposphère, seule la partie au delà de 71˚ N doit sa composition à ce régime de transport (Fig. 3.1(c)). Entre 70˚N et 71˚N, le régime de secteur SUD domine. Cette forte diminution entre 70.5˚N et 71.5˚N, des particules transportées par le régime Sud, donne une information sur l’extension vers le nord du transport frontal en altitude qui se situe entre le front polaire et le front arctique pendant la période de la campagne. Par exemple, on voit que la haute troposphère est dominé par l’import d’air via des processus de transport à longue distance passant par l’Europe (Fig.3.1(e)).
3.2.3 Variabilité temporelle des régimes de transport associés aux
couches d’aérosols observées.
En complément de l’étude sur la variabilité spatiale, il est intéressant de regarder la variabilité temporelle des régimes de transport associée aux masses d’air rencontrées. Glo-balement, les régimes de transports passant par l’Europe furent majoritaires sur l’ensemble de la campagne, notamment dans la moyenne et haute troposphère, où la plus grande par-tie des mesures ont été effectuées (colonne de droite de la figure 3.1). On remarque trois caractéristiques pour cette variabilité temporelle :
– La diminution du transport depuis l’Europe dans la moyenne et haute troposphère, en relation avec celle du transport frontale en altitude. Ceci est différent dans les basses couches où le transport frontale s’accompagne aussi de la présence d’air Asia-tique dans la PBL (Fig.3.1(b)).
– La permanance du transport de masses d’air depuis l’Asie, en particulier le 8 avril 2008, qui montre un lien direct avec l’Asie à 6 jours(Fig.3.1(c) et 3.1(e)). Ce trans-port passe par l’Europe à la différence des régimes de transtrans-port depuis l’Asie pour les autres jours.
– Une fin de campagne (11 avril) marquée par une présence de masses d’air associées à un transport équilibré depuis l’ Arctique, Asie et le sud, dans la moyenne et haute troposphère.
3.2. Variabilité des régimes de transport associés aux couches d’aérosols observées.
(a) Coupe méridienne Basse troposphère. (b) Série temporelle Basse troposphère.
(c) Coupe méridienne Moyenne troposphère. (d) Série temporelle Moyenne troposphère.
(e) Coupe méridienne Haute troposphère. (f) Série temporelle Haute troposphère.
Figure 3.1 –Coupes méridiennes (colonne de droite) entre 67.5 ˚ N et 72.5 ˚ N (un point par degré) représentant la moyenne sur tous les vols, du 20080330 au 20080411, des fractions de particules (%) provenant 6 jours avant les observations, des régimes de transport du Sud (noir), de l’Arctique Asie (vert), de l’Arctique Amérique (rouge) et Asie (bleu). Les figures du haut, du centre et du bas représentent respectivement les coupes et les séries temporelles pour la basse (1-2 km), la moyenne (2-5 km) et haute (5-7.5 km) troposphère libre