On the Interaction between Sea Breeze and Summer Mistral at the Exit of the Rhône Valley

The three-dimensional structure and dynamics of the combination of the sea breeze and the mistral at the Rhône Valley exit, in southeastern France, have been investigated experimentally and numerically on 22 June 2001. The mistral refers to a severe northerly wind that develops along the Rhône Valley. The exit of this valley is located near the Mediterranean Sea where sea-breeze circulation often develops. The sea breeze and the mistral coexist this day because of the weakness of this mistral event. The event was documented in the framework of the Expérience sur Site pour Contraindre les Modèles de Pollution Atmosphérique et de Transport d’Emissions (ESCOMPTE) field experiment. Several important data sources are used (airborne Doppler lidar, UHF wind profilers, radiosoundings, and surface stations) as well as nonhydrostatic mesoscale simulations. This paper examines the various mechanisms that drive the time and spatial variability of the mistral and the sea breeze in various regions of the Rhône Valley. In the morning, the sea breeze penetrates inland near the western side of the Rhône Valley then moves back because of the reinforcement of the mistral flow caused by the deepening of the leeward surface low due to convection at noon. At midday, the sea breeze penetrates inland in the middle of the Rhône Valley only. In contrast to pure sea-breeze episodes when the sea breeze can extend inland over a horizontal range of more than 150 km, the presence of the mistral prevents the sea breeze from penetrating more than 40 km onshore. In the late afternoon, the sea breeze reaches the eastern side of the Rhône Valley but over a smaller horizontal range because of higher local topography and because the mistral is more intense in this part of the Rhône Valley. The situations of sea-breeze–mistral interactions can have a severe impact on regional air quality. Indeed, the southerly sea breeze, which advects toward the countryside the pollutants emitted from the large coastal city of Marseille, France, and its industrialized suburbs, cannot penetrate far inland because of the mistral blowing in the opposite direction. This leads to the stagnation of the pollutants near the area of emission that is also the most densely inhabited area of the region (over one million inhabitants). 1. Introduction The Expérience sur Site pour Contraindre les Modèles de Pollution Atmosphérique et de Transport d’Emissions (ESCOMPTE) program (Cros et al. 2004), conducted in June and July 2001, aims at improving the understanding and the forecast of pollutant

Determination of Airflow across the Alpine Ridge by a Combination of Airborne Doppler Lidar, Routine Radiosounding and Numerical Simulation

TheWind Infrared Doppler lidar (WIND) instrument was flown on board the aircraft Falcon of the Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt on two missions during the Special Observing Period (SOP) of the Mesoscale Alpine Programme (MAP). During the the first flight two complete sections of horizontal wind speed and direction were sampled up to a height of 7 km from Innsbruck to the Po basin and back. From the second mission 11 WIND soundings from 11 km downwards are presented along a route from a jet stream of up to 45 m s-1 above Berlin towards the Alps. A routine radiosounding from Milano and episode-type simulations with the Meso-NH modelling system are used for detailed comparisons and to obtain comparative statistics

Variability of three-dimensional sea breeze structure in southern France: observations and evaluation of empirical scaling laws

International audienceSea-breeze dynamics in southern France is investigated using an airborne Doppler lidar, a meteorological surface station network and radiosoundings, in the framework of the ESCOMPTE experiment conducted during summer 2001 in order to evaluate the role of thermal circulations on pollutant transport and ventilation. The airborne Doppler lidar WIND contributed to three-dimensional (3-D) mapping of the sea breeze circulation in an unprecedented way. The data allow access to the onshore and offshore sea breeze extents (xsb), and to the sea breeze depth (zsb) and intensity (usb). They also show that the return flow of the sea breeze circulation is very seldom seen in this area due to (i) the presence of a systematic non zero background wind, and (ii) the 3-D structure of the sea breeze caused by the complex coastline shape and topography. A thorough analysis is conducted on the impact of the two main valleys (Rhône and Durance valleys) affecting the sea breeze circulation in the area. Finally, this dataset also allows an evaluation of the existing scaling laws used to derive the sea breeze intensity, depth and horizontal extent. The main results of this study are that (i) latitude, cumulative heating and surface friction are key parameters of the sea breeze dynamics; (ii) in presence of strong synoptic flow, all scaling laws fail in predicting the sea breeze characteristics (the sea breeze depth, however being the most accurately predicted); and (iii) the ratio zsb/usb is approximately constant in the sea breeze flow

Sea-breeze case study using a combination of observations and numerical simulation in complex terrain in souhtern France: contribution to mass transport

Sea breeze dynamics in the Marseille area, in southern France, is investigated in the framework of the ESCOMPTE experiment conducted during summer 2001 in order to evaluate the role of thermal circulations on pollutant transport and ventilation. The topography of the surroundings is complex with the presence of the Mediterranean sea and two mountain barriers of different heights separated by the Rhone valley, a gap of 200 km long and 60 km width. This topography suggests that processes described by several authors inducing both sea breeze circulations, slope flows and valley flows are likely to occur and interact together to generate different air polluted layers in a wide domain around Marseille. The aim of this paper is to identify the main mecanisms that transport pollutants rejected near the coastline by the large city of Marseille and its industrialized suburbs (Fos-Berre area). The objectives of the paper are adressed using both the dataset collected during the 25 June 2001 ESCOMPTE case and a numerical simulation that was completed with the French non hydrostatic mesoscale model, Meso-NH. This study reveals that three major processes contribute to the transport of matter: the advection of pollutants inland is mainly driven by two breeze cells that occur on two different depth and time scales, and vertical exchanges between the atmopsheric boundary layer and the free troposhere can be generated at the breeze front and near the slopes due to the development of anabatic winds. The horizontal and vertical mass fluxes are quantitatively evaluated thanks to the numerical simulation

Impact of the Rhone and Durance valleys on sea-breeze Circulation in the Marseille Area

Sea-breeze dynamics in the Marseille area, in the south of France, is investigated in the framework of the ESCOMPTE experiment conducted during summer 2001 in order to evaluate the role of thermal circulations on pollutant transport and ventilation. Under particular attention in this paper is the sea-breeze channelling by the broad Rhône valley and the narrow Durance valley, both oriented nearly-north–south, i.e., perpendicular to the coastline, and its possible impact on the sea-breeze penetration, intensity and depth, which are key information for air pollution issues. One situation of slight synoptic pressure gradient leading to a northerly flow in the Rhône valley (25 June 2001) and one situation of a weak onshore prevailing synoptic wind (26 June 2001) are compared. The impact of the Rhône and Durance valleys on the sea-breeze dynamics on these two typical days is generalized to the whole ESCOMPTE observing period. The present study shows by combining simple scaling analysis with wind data from meteorological surface stations and Doppler lidars that (i) the Durance valley always affects the sea breeze by accelerating the flow. A consequence is that the Durance valley contributes to weaken the temperature gradient along the valley and thus the sea-breeze circulation. In some cases, the acceleration of the channelled flow in the Durance valley suppresses the sea-breeze flow by temperature gradient inhibition; (ii) the Rhône valley does not generally affect the sea breeze significantly. However, if the sea breeze is combined with an onshore flow, it leads to further penetration inland and intensification of the low-level southerly flow. In this situation, lateral constriction may accelerate the sea breeze. Simple scaling analysis suggests that Saint Paul (44.35°N, about 100 km from the coastline) is the lower limit where sea breeze can be affected by the Rhône valley. These conclusions have implications in air quality topics as channelled sea breeze may advect far inland pollutants which may be incorporated into long-range transport, particularly in the Durance valley

The sea-breeze during ESCOMPTE: circulation characteristics and boundary layer structure

(2-4 février)

Rapport de Prospective 2023 du Conseil Scientifique de l'Institut de Chimie du CNRS (Mandature 2019-2023)

Le présent rapport de prospective résulte des discussions menées lors des séances du CSI de l'Institut de Chimie du CNRS (INC), qui se sont déroulées de janvier 2019 à septembre 2023, et dont la liste est fournie en Annexe. Les premières parties du rapport visent à dépeindre le paysage de la recherche française en chimie, mais comme toute représentation, elle sera forcément partielle et résultant du point de vue de ses auteurs, qui ne revendiquent pas d'embrasser l'entièreté des sujets de recherche actuels, mais simplement de donner une vision de la discipline à travers le prisme des connaissances, de l'expertise et des orientations de recherches des membres du CSI. Les propos exposés dans la suite de ce document résultent des débats et des réflexions des membres du CSI. Ils ont été suscités d'une part par la présentation régulière devant le CSI des Actualités de l'INC par sa direction, d'autre part par des exposés de personnalités invitées pour leur expertise (et sur suggestion du bureau) sur des questions précises sur lesquelles la direction de l'institut a demandé au CSI de réfléchir, soit desquelles le CSI s'est auto-saisi, en fonction de l'actualité, pouvant concerner les membres des laboratoires rattachés à l'INC. Le rapport s'achève par une série de recommandations élaborées de manière collégiale et votées en séance

Rapport de Prospective 2023 du Conseil Scientifique de l'Institut de Chimie du CNRS (Mandature 2019-2023)

Le présent rapport de prospective résulte des discussions menées lors des séances du CSI de l'Institut de Chimie du CNRS (INC), qui se sont déroulées de janvier 2019 à septembre 2023, et dont la liste est fournie en Annexe. Les premières parties du rapport visent à dépeindre le paysage de la recherche française en chimie, mais comme toute représentation, elle sera forcément partielle et résultant du point de vue de ses auteurs, qui ne revendiquent pas d'embrasser l'entièreté des sujets de recherche actuels, mais simplement de donner une vision de la discipline à travers le prisme des connaissances, de l'expertise et des orientations de recherches des membres du CSI. Les propos exposés dans la suite de ce document résultent des débats et des réflexions des membres du CSI. Ils ont été suscités d'une part par la présentation régulière devant le CSI des Actualités de l'INC par sa direction, d'autre part par des exposés de personnalités invitées pour leur expertise (et sur suggestion du bureau) sur des questions précises sur lesquelles la direction de l'institut a demandé au CSI de réfléchir, soit desquelles le CSI s'est auto-saisi, en fonction de l'actualité, pouvant concerner les membres des laboratoires rattachés à l'INC. Le rapport s'achève par une série de recommandations élaborées de manière collégiale et votées en séance

Rapport de Prospective 2023 du Conseil Scientifique de l'Institut de Chimie du CNRS (Mandature 2019-2023)

Le présent rapport de prospective résulte des discussions menées lors des séances du CSI de l'Institut de Chimie du CNRS (INC), qui se sont déroulées de janvier 2019 à septembre 2023, et dont la liste est fournie en Annexe. Les premières parties du rapport visent à dépeindre le paysage de la recherche française en chimie, mais comme toute représentation, elle sera forcément partielle et résultant du point de vue de ses auteurs, qui ne revendiquent pas d'embrasser l'entièreté des sujets de recherche actuels, mais simplement de donner une vision de la discipline à travers le prisme des connaissances, de l'expertise et des orientations de recherches des membres du CSI. Les propos exposés dans la suite de ce document résultent des débats et des réflexions des membres du CSI. Ils ont été suscités d'une part par la présentation régulière devant le CSI des Actualités de l'INC par sa direction, d'autre part par des exposés de personnalités invitées pour leur expertise (et sur suggestion du bureau) sur des questions précises sur lesquelles la direction de l'institut a demandé au CSI de réfléchir, soit desquelles le CSI s'est auto-saisi, en fonction de l'actualité, pouvant concerner les membres des laboratoires rattachés à l'INC. Le rapport s'achève par une série de recommandations élaborées de manière collégiale et votées en séance