Simulation numérique de l’évolution d’une traînée de condensation et de son interaction avec la turbulence atmosphérique.

Résumé : Depuis les années 90 , au vu de l'augmentation continuelle du transport commercial aérien, le problème de son impact sur le climat est devenu un sujet de recherche important. Les émissions d'un avion ne peuvent pas être prises en compte simplement dans un modèle de grande échelle, car elles subissent des transformations physicochimiques suite aux fortes interactions avec la dynamique du sillage induit par l'avion. L'utilisation de paramétrisa- tions est donc nécessaire, et leur développement représente un réel challenge quant à la multitude des échelles mises en jeu. L'objectif de ce travail est double. Il s'agit, d'une part, de participer au développement d'une nouvelle paramétrisation qui prend en compte l'eet de réservoir induit par le sillage sur la chimie des NO x et les non-linéarités de la chimie de l'ozone. D'autre part, il s'agit également d'évaluer les paramètres de granulométrie des particules de glace dans le sillage en vue d'en calculer l'impact radiatif. A cette n, nous avons mis au point un modèle numérique capable de résoudre l'évolution de la traînée de condensation ( i.e. contrail) formée derrière un avion depuis sa phase de formation jusqu'au régime d'interaction avec l'atmosphère en s'intéressant au couplage dynamique-microphysique. Ce modèle combine le modèle MesoNH avec un schéma mi- crophysique spécique à notre problème. Nous avons ainsi mené une étude détaillée de la phase de vortex de l'évolution d'un contrail, et réalisé une première simulation de la phase d'interaction avec l'atmosphère (régime de diusion), où le forçage par la turbulence atmosphérique prédomine. Sur le régime de vortex ( t cipales caractéristiques dynamiques du sillage ( i.e. ≤ 340 s ), nous avons résolu les prin- formation des anneaux de vorticité, développement linéaire des instabilités de courte et grande longueur d'onde, formation d'un second sillage par le torque barocline) et trouvé un comportement des particules de glace proche du celui donné par les mesures eectuées sur de jeunes contrails. Ensuite, pour la phase de diusion, la modélisation d'une atmosphère turbulente soutenue nous a permis de simuler un contrail âgé de 30 min dont les caractéristiques sont en bon accord avec les mesures expérimentales disponibles. Les résultats obtenus, notamment dans la phase de diusion, sont originaux et confortent la méthodologie mise en oeuvre. En conclusion, le modèle que nous avons mis au point montre donc un comportement très satisfaisant, et ouvre des perspectives très intéressantes pour évaluer l'impact des émissions d'un avion sur la chimie atmosphérique et le bilan radiatif.
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Météorologie. Ecole Centrale Paris, 2008. Français
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Contributeur : Ronan Paugam <>
Soumis le : lundi 18 décembre 2017 - 11:41:42
Dernière modification le : mercredi 20 décembre 2017 - 01:15:35

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Ronan Paugam. Simulation numérique de l’évolution d’une traînée de condensation et de son interaction avec la turbulence atmosphérique.. Météorologie. Ecole Centrale Paris, 2008. Français. 〈tel-01666360〉

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