Chapitre V
LE MODELE GOCART DE NASA
1. DESCRIPTION DU MODELE ET SIMULATION DU SABLE
Ce modèle a été développé
conjointement par le Georgia Institute of Technology et la NASA (Goddard Space
Flight Center) et porte sur la chimie et le transport des aérosols.
Le modèle fonctionne avec une résolution
horizontale de 2° (latitude) X 2.5° (longitude) et une description
verticale de 30 niveaux. Les champs météorologiques
utilisés proviennent du système d'assimilation et d'observation
GEOS-DAS du GSFCNASA (Schubert, 1993). Ces champs incluent le vent, la
température, la pression, l'humidité spécifique, les flux
convectifs, la couverture nuageuse, les précipitations, la couche limite
atmosphérique et les vents de surface. Le modèle GOCART contient
différents modules physiques pour la simulation des aérosols :
· Module d'émission des aérosols
· Module de convection humide
· Module de déposition sèche
· Module de déposition humide
Ces quatre modules sont couplés au modèle
météorologique pour fournir une prévision des
concentrations d'aérosols par catégorie.
2. SIMULATION DU SABLE PAR LE MODELE GOCART
La simulation du sable à partir du modèle
GOCART est décrite par Ginoux (2001). L'identification des sources de
sable nécessite une approche qui combine les conditions physiques du sol
et les conditions atmosphériques. Ainsi, la zone source de sable est
construite comme une probabilité de soulèvement d'aérosols
à partir d'une dépression topographique. Le modèle GOCART
obtient des résultats satisfaisants sur les principales régions
sources du monde : Sahara, Sahel, désert de Gobi, désert
d'Arabie, désert d'Australie et d'Amérique du Sud.
L'émission du sable à partir de la source est calculée en
fonction de la vitesse du vent de surface et de l'humidité de surface.
Pour caractériser le sable, les particules dont le rayon moyen se situe
entre 0.1 et 6 ìm sont prises en compte. Cette plage est divisée
en 7 catégories : (0.1 - 0.18 ìm) ; (0.18 - 0.3 ìm) ; (0.3
- 0.6 ìm) ; (0.6 - 1 ìm) ; (1 - 1.8 ìm) ; (1.8 - 3
ìm) ; (3 - 6) ìm (Tegen et al, 1996).
Le flux d'émission Fp pour un groupe d'ordre
p parmi les 7 catégories s'exprime par :
Fp = C . S . Sp . (u
|
10) . (u10 - u t )
2
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Fp s'exprime en ìgm-2s-1 u10 = vent
à 10 m
C = constante d'émission (1
ìgm-2s-1) ut = seuil critique de vitesse
d'érosion
S = fonction de probabilité
Sp = fraction du groupe d'ordre p dans le sol
EPAISSEUR OPTIQUE D'AEROSOLS (AOT)
L'épaisseur optique est calculée à
partir des indices de réfraction, de la taille des particules et de
leurs propriétés hygroscopiques. On suppose que les
diamètres suivent une loi log-normale. La relation entre
l'épaisseur otique (AOT) et la masse d'aérosols (par unité
de surface) s'exprime par :
'r = 3 . Q . M / 4 . p (re )
où re est le rayon effectif des particules et
Q le coefficient d'extinction calculé à partir de la
théorie de Mie.
On peut utiliser une autre forme : 'r = J3 . Md où J3 = 3
. Q . M / 4 . p . re . Md (on constate que J3 = 'r / Md = AOT /
masse sèche d'aérosols )
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