Transport atmosphérique à grande échelle dans les simulations replay de GEOS

Résumé Les modèles de transport chimique (CTM) hors ligne ont traditionnellement été utilisés pour mener des études sur la chimie atmosphérique dans un environnement dynamique fixe. Une alternative à l'utilisation des CTM consiste à contraindre l'écoulement dans un modèle de circulation générale à l'aide des vents issus d'analyses météorologiques. L'approche « replay » du Goddard Earth Observing System (GEOS) consiste à lire les champs analysés toutes les 6 h et à recalculer les incréments d'analyse, qui sont appliqués comme forçage à la météorologie à chaque pas de temps du modèle. Contrairement aux CTM, tous les processus à l'échelle sous-grille sont recalculés en ligne afin d'être cohérents avec les champs d'analyse à grande échelle, selon un principe similaire aux simulations « guidées » (nudged), dans lesquelles la météorologie en ligne est relaxée vers l'analyse. Nous comparons ici le transport de traceurs idéalisés dans différentes simulations replay contraintes par des champs météorologiques issus de The Modern‐Era Retrospective Analysis for Research and Applications, Version 2 (MERRA‐2). Nous montrons qu'il existe des différences substantielles dans leur transport stratosphérique à grande échelle, selon que des champs d'analyse ou des champs assimilés sont utilisés. Les simulations replay contraintes par les champs d'analyse instantanés produisent des valeurs d'âge moyen stratosphérique jusqu'à 30 % trop jeunes par rapport aux observations ; en comparaison, les simulations contraintes par les champs assimilés moyennés dans le temps produisent un transport stratosphérique plus crédible. Notre étude indique qu'il convient de veiller à configurer correctement le modèle lorsque la technique de replay est utilisée pour simuler la composition stratosphérique.