Base de données TIGR

Description du jeu de données TIGR

Le jeu de données Thermodynamic Initial Guess Retrieval (TIGR), dans sa dernière version, est une bibliothèque climatologique de 2311 situations atmosphériques représentatives sélectionnées par des méthodes statistiques à partir de 80 000 rapports de radiosondage (Chédin et al., 1985 ; Achard, 1991 ; Chevallier et al., 1998). Chaque situation est décrite, de la surface au sommet de l’atmosphère, par les valeurs des concentrations en température, vapeur d’eau et ozone sur une grille de pression donnée.

Plusieurs jeux de données sont associés aux profils atmosphériques mentionnés ci-dessus :

Les radiances (ou équivalents des températures de brillance) qu’un instrument embarqué sur un satellite (par exemple TOVS, ATOVS, AIRS, IASI, Modis, Seviri, IIR, etc…) aurait observé dans plusieurs conditions d’observation (angle zénithal du satellite, caractéristiques de la surface, etc…).
Les transmittances et les jacobiennes (dérivées partielles de la température de brillance par rapport à la température, la concentration en gaz pour H2O, O3, CO2, N2O CO, CH4, etc., la température et l’émissivité de la surface).

Les radiances, transmittances et profils jacobiens sont générés à l’aide du modèle de transfert radiatif à haute résolution spectrale, 4A/OP – Fast simulation of the atmospheric radiative transfer (aeris-data.fr).

TIGR : un peu d’histoire

Depuis sa création (début des années 80’s) jusqu’à ce jour, TIGR, associé à des modèles de transfert radiatif direct ou inverse a permis d’ouvrir et d’élargir de nombreux sujets liés à l’observation spatiale de la surface et de l’atmosphère terrestre. Ceci tant du point de vue des approches physiques, statistiques, numériques que sur celui des variables atmosphériques ou climatologiques retrouvées. En témoignent les nombreux articles sur des sujets aussi variés que : Inversion bayésienne de l’équation de transfert radiatif, réseaux de neurones, classification par copules, analyse en composantes indépendantes, profils de températures, de vapeur d’eau, GES, émissivités de surface, température de surface, feux de forêts, observation au limbe de CO2 (ACE-FTS), aérosols, etc. sans oublier l’aide à la définition, au suivi et au contrôle de qualité des sondeurs ou imageurs en observation de la terre (https://ara.lmd.polytechnique.fr/).
A ce jour, TIGR a été distribué dans quelques 500 instituts liés à la recherche, l’enseignement, le privé, les centres de météorologie opérationnelles et spatiales uniformément réparties de par le monde.

Depuis 1985, le jeu de données TIGR a connu plusieurs versions :

• TIGR : 398 atmosphères (1985)
• TIGR1 : 1207 atmosphères
• TIGR2 : 1761 atmosphères
• TIGR3 : 2311 atmosphères
  • nouvelles atmosphères tropicales (profils 1 à 872)
  • atmosphères polaires et mi-latérales inchangées (profils 873 à 2311)

• TIGR2000 : 2311 atmosphères
• TIGR3 +
  • Le profil d’ozone est déduit de la climatologie d’Ugamp (Li and Shine, 1995)
  • changement de la convention de longitude : -180:+180

• TIGR2000_6CORPS : 2311 atmosphères
  • Les mesures ATMOS ont été utilisées pour améliorer l’extrapolation de la vapeur d’eau vers les niveaux de pression supérieurs.

Les caractéristiques de la nouvelle version sont données ci-dessous.

Version distribuée de TIGR

Une nouvelle version (datée de mai 2010) et référencée comme ‘atm4atigr2000_v1.2_43lev’ est maintenant distribuée.

Ses principales caractéristiques sont données ci-dessous.

•  Classification en masses d’air des atmosphères de TIGR

Comme dans la version précédente, le jeu de données TIGR comprend 2311 profils atmosphériques. Ces situations atmosphériques sont désormais stratifiées par une classification ascendante hiérarchique en cinq types de masses d’air (Tropicale, tempérée -Midlat1-, tempérée froide et polaire d’été -Midlat2-, polaire très froide de l’hémisphère Nord -polaire1-, polaire d’hiver -Polaire2-), en fonction de leurs profils virtuels de température (Achard, 1991 ; Chédin et al., 1994).

• Autres spécificités de la version actuelle

• Plage de pression : pour tenir compte de la capacité des instruments à haute résolution spectrale ou des instruments de visualisation des limbes à sonder les niveaux élevés de l’atmosphère, la plage de pression a été étendue jusqu’à 0,0026 hPa (au lieu de 0,05 hPa dans la version précédente). En conséquence, le nombre de niveaux est égal à 43 (au lieu de 40 dans les versions précédentes).

• Profils de température : entre 37 hPa et 0,05 hPa (niveaux 18 et 4 respectivement), les profils de température ont été remplacés par une climatologie mensuelle issue des réanalyses ERA_Interim puis extrapolés jusqu’à 0,0026 hPa (niveau 1) sur la base des sorties niveau 2 de l’instrument Ace_Scisat.

• Profils de vapeur d’eau : entre 380 hPa et 0,05 hPa (niveaux 32 et 4 respectivement), les profils de vapeur d’eau ont été remplacés par une climatologie mensuelle issue des réanalyses ERA-Interim, puis extrapolés jusqu’à 0,0026 hPa (niveau 1) sur la base des sorties de niveau 2 de l’instrument Ace_Scisat.

• Profils d’ozone : initialement basés sur une climatologie UGAMP, les profils d’ozone ont été remplacés entre la surface et 0,05 hPa (niveaux 43 et 4, respectivement) par une climatologie mensuelle issue des réanalyses ERA-Interim, puis extrapolés jusqu’à 0,0026 hPa sur la base des sorties de l’instrument Ace_Scisat niveau 2.
• Co-localisations avec les réanalyses ERA-Interim : Comme mentionné ci-dessus, des colocalisations avec ERA_Interim sont nécessaires aux niveaux de pression faible où les radiosondes ne fournissent pas les valeurs requises (e.g. ozone vers les plus basses pressions). Les réanalyses ERA-Interim ont une résolution spatiale de 0,75° et des sorties correspondant à 00h, 06h, 12h et 18h. Nous avons créé une climatologie mensuelle sur 12 ans (1998 à 2009) des profils de température, de vapeur d’eau et d’ozone, à ces résolutions spatiales et temporelles.

Chaque profil initial de TIGR est co-localisé dans le temps et l’espace avec la climatologie ERA-Interim correspondante selon les règles suivantes : i) la co-localisation spatiale repose sur la méthode simple du plus proche voisin, ii) l’année est choisie aléatoirement parmi les douze années correspondantes de la climatologie.

Que contient la version distribuée de TIGR ?

Ce paquet TIGR comprend les éléments suivants

• La base de données TIGR (description atmosphérique) : atm4aTIGR2000_v1.2_43lev.dsf .
• Le readme correspondant : readme.TIGR2000_v1.2_43_lev.doc.
• Un programme source fortran 77 pour lire la base de données TIGR : lecTIGR2000.f .
• atm4aTIGR2000_v1.2_43lev.ref : Comme exemple, la sortie du programme fortran lecTIGR2000.f lorsqu’il est exécuté au LMD. Cette sortie est au format ascii, réarrangée par colonnes (Pression, Température, Vapeur d’eau, Ozone) et par lignes, chaque ligne décrivant un niveau de pression.

Le format de la base de données TIGR est décrit dans le fichier readme.

Téléchargement des données

Dr. Noelle.Scott
Laboratoire de Météorologie Dynamique
Analyse du Rayonnement Atmosphérique
Ecole Polytechnique
Route départementale 36
91128 PALAISEAU CEDEX
FRANCE