Codes de calcul
Afin de mener à bien mes recherches j'ai utilisé, amélioré et développé plusieurs modèles, allant du modèle OD Lagrangien au modèle 3D Eulérien. Je donne ci-dessous une brève déscription de ces modèles.
- Modèle de Chimie-Transport POLAIR3D (plateforme Polyphemus)
- Module de calcul des taux de photolyse : FAST-J
- Modèle photochimique de boite : CiTTyCAT
- Modèle Lagrangian de dispersion (FLEXPART) et modèles de trajectoires (FLEXTRA)
- Modèle de photochimie multi-trajectoires avec mélange stochastique (ZooM-CiTTy)
- Modèle hydrologiques (LISFLOOD)
Modèle de Chimie-Transport POLAIR3D (plateforme Polyphemus)
Polyphemus est une plateforme de modèles (gaussien, eulérien, lagrangien), représentant un système complet de simulation de la qualité de l'air. Parmi ces modèles, POLAIR3D est le modèle eulérien de chimie transport de la plateforme. Il permet de simuler le transport, la diffusion et le dépôt d'espèces passives ou à décroissance exponentielle comme les radionucléides. Il permet églament de simuler les évolutions chimiques et/ou physiques d'espèces réactives (comme l'ozone ou le mercure) et d'aérosols. La plateforme Polyphemus est codée autant que possible en language informatique moderne (C++, Python). Elle est en distribution libre sous distribution GNU GPL.
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Module de calcul des taux de photolyse: FAST-J
FAST-J est un module permettant le calcul des taux de photolyse dans l'atmosphère en présence de nuages et d'aérosols. Il résoud l'équation de transfert raditif dans le domaine du l'UV et du visible. Il est optimisé pour pouvoir être utilisé dans des modèles de chimie transport globaux sans trop ralentir ces derniers. Il est codé en fortran et est distribué librement. J'ai couplé ce modèle avec le code CiTTyCAT et le modèle POLAIR 3D, afin de prendre en compte de la manière la plus réaliste possible la modification des taux de photolyse par les aérosols.
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Modèle photochimique de boite : CiTTyCAT
CiTTyCAT est un modèle photochimique 0 dimension (modèle de boite). Il simule les réactions photochimiques d'environ 90 espèces gazeuses troposphériques, ainsi que leurs transformations physiques (dépôt, réactions hétérogènes etc..). Il est codé en fortran et est distribué librement.
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Modèle Lagrangian de dispersion (FLEXPART) et modèles de trajectoires (FLEXTRA)
FLEXPART et FLEXTRA sont, respectivement, des modèles de dispersion atmosphérique de particules et de trajectoires. FLEXTRA permet de simuler la trajectoire d'une masse d'air en avant ou en arrière dans le temps. FLEXPART permet de suivre le transport et la dispersion de plusieurs milliers de masses d'air représentées sous la forme de particules. Ces particules peuvent être représentatives d'une source d'émissions particulières ou d'un type d'émissions (émissions anthropogéniques d'Amérique du Nord, feux de biomasse Africains, émissions de la ville de Paris). Elle peuvent également représenter un domaine spatial (stratosphère par exemple). Ces deux codes sont écrits en fortran et sont distribués librement.
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Modèle de photochimie multi-trajectoires avec mélange stochastique (ZooM-CiTTy)
Le modèle de photochimie CiTTyCAT est un modèle de boite (0D), c'est à dire qu'il permet de modéliser l'évolution chimique de masses d'air dans un volume arbitraire de concentration uniforme. On considère que les concentrations de ce volume sont diluées avec les concentrations de l'air de fond de manière exponentielle. Ce mélange est uniforme pour tout le volume considéré. En pratique, il est souvent utilisé pour représenter l'évolution d'un panache loin des zones d'émissions. Or, dans les panaches atmosphériques, le mélange peut n'être pas du tout uniforme, soit que certaines zones sont plus soumises à la turbulence, soit que les masses d'air avec lesquelles certaines parties du panache sont mélangées, présentent des concentrations différentes. Afin de représenter ce mélange non uniforme, j'ai élaboré en collaboration avec I. Pisso, un modèle hybride: ZOOM-CiTTy couplant tranport lagrangien (le long duquel la turbulence est représenté de manière stochastique, une version modifiée de FLEXPART), et évolution chimique (à l'aide du modèle CiTTyCAT). Ce modèle permet de prendre en compte le fait que la composition chimique d'une parcelle d'air est le résultat de plusieurs masses d'air d'origines différentes. Ce code est écrit en fortran et est ditribué librement.
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LISFLOOD
LISFLOOD est un modèle hydrologique développé pour simuler les inondations sur de larges bassins versants en Europe. Il peut cependant être appliqué sur de plus petits bassins (comme lors de mon stage, où il a été appliqué aux crues écalirs ayant lieu sur de petits bassins versants). Il est utilisé en particulié au JRC-ISPRA pour la prévision et la simulation des crues à l'échelle européenne. C'est un modèle développé en language PCRaster, language basé sur l'environnement GIS (système d'information géographique), avec une interface python.
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