wiki:esmbgc

Groupe de travail "esmbgc" sur les couplages entre le climat et les cycles biogéochimiques dans le modèle Système-Terre de l'IPSL.

Nous souhaitons favoriser les échanges entre les différentes composantes biogéochimiques du modèle Système terre de l'IPSL, pour créer une dynamique au sein du CMC autour des couplages.
Toutes les personnes intéressées, ou simplement curieuses, sont les bienvenues !

Patricia Cadule et Juliette Lathière

    1. Réunion du lundi 10 juillet 2023
    2. Réunion du lundi 26 juin 2023
    3. Réunion du lundi 22 mai 2023

​Document de synthèse du questionnaire

Les réunions se tiennent en visio de 14h à 15h30, les lundis 

Réunion 26 juin : Lien visio
Participer à la réunion Zoom
https://cnrs.zoom.us/j/99662775839?pwd=RkI5TlpIU2tyWVBwZDVsSGpIc3luUT09

ID de réunion : 996 6277 5839
Code secret : d2SmxX

Réunion 10 juillet : Lien visio
Participer à la réunion Zoom
https://cnrs.zoom.us/j/94440601285?pwd=SVNBcjdpV0NVTGJNU2l0eUh2cVZVdz09

ID de réunion : 944 4060 1285
Code secret : rntJA5

pause estivale

Les notes partagées sont accessibles ​ici.

​Lien permanent de connexion (Zoom)

ID de réunion : 950 2433 7390 Code secret : gc3SKC

Réunion du lundi 10 juillet 2023

Agenda : Interactions Climat Volcans

  • Myriam Khodri : Introduction → présentation annulée (conflit de calendriers)
  • Lester Kwiatkowski : Introduction
  • Lester Kwiatkowski : les volcans et biogéochimie marine
  • Olivier Boucher : les volcans et biosphère terrestre

Liste des participants :

Introduction

Points généraux

Notes des présentations :

Réunion du lundi 26 juin 2023

Agenda : Le cycle global de l'azote

  • Thibaut Lurton : CR de la réunion réunion couplages PISCES-INCA
  • Karine Laurent : cycle global du N2O
  • Didier Hauglustaine : chimie atmosphérique

Liste des participants :
Thibaut Lurton, Didier Hauglustaine, Karine Laurent, Nicolas Vuichard, Lester Kwiatkowski, Yves Balkanski, Betrand Guenet, Josefine Ghattas, Remi Gaillard, Marion Richard, Christian Ethé, Julie Deshayes, Olivier Boucher, Laurent Trousselier, Nicolas F. ??, Patricia Cadule, Juliette Lathière

Introduction

  • Patricia

Points généraux

  • Réunion Pirates-Cycles : 21 juillet ​Lien CR Réunions Pirates
  • Réunions sur les volcans actées : Climat + stratAER (Olivier B. + Slimane B., Marion M., Nicolas L., David C. Lola F. + Myriam K.) + PISCES (Lester, Laurent, Christian), ORCHIDEE (Olivier B.+Philippe Peylin) + Didier H. et Yves B. présents

Notes des présentations :

Point par Thibaut Lurton sur la réunion couplages PISCES du 22/06/2023

L'objectif de cette réunion était de discuter des couplages entre PISCES et INCA, notamment pour (PISCES vers INCA) les émissions marines de DMS, N2O et NH3 (projet ESM2025) et d'autres composés comme isoprène, CO, H2 et autres COV, dans le cadre d'un objectif plus long terme. Les dépôts sur les surfaces océaniques d'espèces azotées pourraient également être intégrées dans ce couplage (INCA vers PISCES). Les émissions de DMS et N2O sont déjà incluses dans NEMO v3.6, des paramétrisations pourraient être intégrées pour le calcul des émissions de NH3. Les émissions de CO et d'isoprène ne sont pas intégrées dans NEMO v3.6 mais dans NEMO v4.2. Un travail d'inclusion des émissions marines de DMS dans le couplage PISCES-INCA a déjà été réalisé (Thibaut Lurton). Il va être repris afin de l'intégrer dans une version LMDZORINCA intégrant les couplages entre INCA et ORCHIDEE (ORCHIDEE v3, version intégrant le cycle de l'azote) pour les émissions de N2O et NH3 par la biosphère continentale. (Karine Laurent).

Présentation de Karine Laurent: ESM2025, N2O et couplages

Présentation du travail réalisé sur les émissions de N2O et les couplages entre ORCHIDEE et INCA, ainsi que le travail à venir pour le couplage entre PISCES et INCA pour N2O et NH3. Dans 1er temps, ce sont des forçages, provenant de simulations réalisées avec PISCES et avec ORCHIDEE et prescrivant les émissions marines et continentales de N2O et NH3 qui étaient pris en compte dans LMDZINCA. Désormais on évolue vers une version couplée où certaines sources de ces composés seront calculées de façon interactive et transmises à INCA pour la détermination de la composition chimique de l'atmosphère. Les émissions de N2O et NH3 par la biosphère continentale, avec une forte contribution des surfaces agricoles, sont calculées dans le modèle ORCHIDEE (utilisation de la version ORCHIDEE QUEST puis ORCHIDEE V3). Ces composés ont été ajoutés dans le couplage déjà existant entre ORCHIDEE et INCA (configuration GES utilisée pour ce travail). La prochaine étape de ce travail sera d'étendre le couplage entre PISCES et INCA à N2O et NH3, en partant des couplages réalisés par Thibaut pour le DMS.

Présentation de Didier Hauglustaine : Chimie atmosphérique et couplages autour de l'azote

La représentation du cycle de l'azote pour des problématiques de chimie atmosphérique dans INCA nécessite de connaître la distribution spatiale et temporelle des différentes émissions, soit en utilisant des forçage soit via des couplage avec les modèles dédiés calculant ces émissions. La chimie concernée couvre les phase gaz et aérosols, le dépôt au sol est également une composante importante pour le cycle de l'azote. Les composés azotés émis dans l'atmosphère ont un impact sur la qualité de l'air (NOX=précurseurs de l'ozone trop. + combinaison NOx/NH3 conduit à la formation de particule) et sur le climat (N2O = GES+source NOx dans strato qui détruit O3 strat.). Les dépôts de composés azotés ont un impact sur les écosystèmes terrestres et aquatiques, d'où l'importance d'avoir une bonne représentation du dépôt également. Dans le futur, l'évolution des pratiques agricoles, dans un contexte de changement climatique, pourrait avoir un impact fort sur l'évolution des émissions de composés azotés. Différents "niveaux de chimie" sont imbriqués dans INCA (version actuelle INCA 6) et sont activables par clé CPP: NMHC : methane chemistry and non methane chemistry; AER : aerosols only using a prescribed chemistry; NMHC_AER : methane chemistry and non methane chemistry + aerosols; NMHC_AER_S : version NMHC_AER + stratospheric chemistry; GES : greenhouse gases; DUSS : dust and seasalt version. L'activation de telle ou telle chimie dépend de l'utilisation souhaitée, il n'y a pas de version par défaut. 

- ORCHIDEE : le cycle de l'azote a été intégré dans les versions v3 et v4. La version ORCHIDEE 2.2 ne comprend donc pas le cycle de l'azote. La version ORCHIDEE 4 comprend le cycle de l'azote, toutefois les développements et corrections autour de l'azote n'ont pas été testées en détail.

- NEMO : la version 3.6 comprend le DMS et le N2O, mais pas isoprène et CO qui sont dans la version 4. En couplé, NEMO4 fonctionne avec ORCHIDEE 2.2, mais pas encore avec ORCHIDEE v3 ni v4.

- IPSLCM6.5 : contient NEMO4 et ORCHIDEE 2.2. Contient également le modèle INCA mais n'a jamais été activé dans cette configuration donc à tester.


A suivre :

  • Prochaine réunion: 10 juillet
  • Sujets pour les prochaines réunions: volcans, couplage chimie tropo/strato.

A discuter :

  • Le nombre de niveaux verticaux tropo-strato+cycles. A changer ou pas ? Adéquat ou pas pour les cycles ?

Réunion du lundi 22 mai 2023

Agenda : Le cycle global de l'azote

  • Olivier Aumont : océan
  • Nicolas Vuichard : biosphère terrestre
  • Didier Hauglustaine : chimie atmosphérique → présentation reportée (au 26 juin 2023)

Liste des participants : Laurent F. Thibaut, Anne, Yves, Bertrand, Didier, Nicolas Vui., Olivier A., Marina, Nathaelle, Jan P., Rémi, Maureen, Fanny Lhardy, Lester, Josefine, Olivier Boucher, Jean-Baptiste Ladant, Bertrand Guenet, Renaud Person, Juliette L., Patricia

Introduction

  • Juliette

Points généraux

  • Yves Balkanski : demande de faire un point TRACCS pour coordonner les efforts autour des développements du PC8

Notes des présentations :

Olivier Aumont Les cycles N(P/Si/Fe) dans PISCES Les points abordés sur l'azote sont valables pour le phosphore (...) On ne peut pas distinguer le cycle du carbone sans le cycle des nutriments (Azote, Phosphore,...). Océan = considère l'eau et la partie superficielle des sédiments

On ne peut pas faire de la biogéochimie marine sans un modèle de dynamique océanique (au moins de transport). Il faut faire attention au biais de la dynamique

PISCES est un modèle de NPZD + PFT. 24 à 25 traceurs Echanges avec l'atmophère / les rivières / les sédiments (?)

PISCES standard : 24/25 traceurs : les rapports C/N sont constants

PISCES quota : on relâche le rapport de stœchiométrie (39/40 traceurs). C'est la version la plus réaliste mais qui est 2 à 2.5 x plus cher que PISCES standard (cette version n'est pas encore utilisée - pour l'instant c'est la version standard qui est utilisée)

PISCES simple : 9 traceurs : complexité réduite avec que deux nutriments (nitrates et fer) modèle plus rapide pour les simulations longues à haute résolution

L'océan reçoit de l'azote via l'atmosphère et via les rivières (apport inorganiques et dissout) . Il y a 2 puits principaux (1- dénitrification lorsqu'il n'y a plus d'oxygène les nitrates sont utilisés pour la matière organique /2- puits dans les sédiments par absorption) On peut prévoir un terme de rappel pour fixer le contenu en azote de l'océan pour correspondre aux obs et permettre de passer outre d'éventuels biais liés aux puits et apports.

Recommandation lecture CMIP6: Terhaar, J., Orr, J. C., Ethé, C., Regnier, P. and Bopp, L.: Simulated Arctic Ocean Response to Doubling of Riverine Carbon and Nutrient Delivery, Global Biogeochem. Cycles, 33(8), 1048–1070, doi:10.1029/2019gb006200, 2019.

Nicolas Vuichard : Modélisation du cycle de l'azote au sein d'ORCHIDEE

  • éléments de contexte : agriculture contributeur important (N2O ~ 50% émi anthro, NH3 ~65% émi anthro, NOX ~15% émi anthro). L'intérêt des modèles par rapport aux inventaires (qui sont essentiellement basé sur les émissions anthropiques) c'est sur l'estimation des sources d'origines naturelles qui ne sont pas négligeables (N2O ~ 5 à 6 Tg N vs 7,3TgN /an en émissions anthro)

--> Modèles plus-value par rapport aux inventaires, pour l'actuel mais encore plus pour les émissions futures qui ne seront pas constantes.

lien émissions N2O et CO2

  • aspect couplage : transport du continent vers les océans avec un impact sur la biogéochimie côtière et marine. Idée qu'aller vers un cycle interactif au delà de fermer le bilan, permet de mettre en évidence les biais de nos modèles.
  • Dev Azote dans Orchidee : remise à jour de Orchidee via les dev faits dans OCN (modèle dérivé de Orchidee). Deux thèses :
    • Maureen Beaudor : rendre compte des émissions d’ammoniac par les activités agricoles au sein du modèle. Création d'un module de production animale et des émissions associées. Nouveaux forçages de cartes de cheptels
    • Jaime Riano Sanchez : analyse de l'évolution future de le productivité des écosystèmes, question de la disponibilité suffisante en azote pour maintenir une productivité dans un envionnement enrichi en CO2, nouveaux forçages du modèle

Développements en cours et à venir (esm2025) :

  • modélisation des flux latéraux d'azote
  • prise en compte d'un schéma de diffusion pour les composés azotés dans les sols
  • modélisation des émissions de nh3 par les feux
  • évaluation des émission de nox par les sols simulées par orchidée

A suivre :

  • Pas de réunion le 12 juin (journée des utilisateurs LMDZ)
  • Prochaine réunion le 26 juin 2023
  • Présentation de Didier Hauglustaine reportée au 26 juin.
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