Thème historique du laboratoire, il en est l’ADN. Ce thème s’inscrit dans une unité thématique forte que décrit bien le nom du LMD et vise à étudier les processus dynamiques des atmosphères terrestre et planétaire et leur évolution, en combinant approches théoriques, observations et modélisations numériques.

Le rôle des interactions et rétroactions entre l’atmosphère et la surface (océanique ou continentale) dans la dynamique de l’atmosphère est étudié au LMD en s’appuyant en particulier sur la modélisation couplée aux échelles globales et régionales, en mode idéalisé ou non. Les interactions surface/atmosphère sont en particulier étudiés pour mieux comprendre la variabilité climatique couplant des composantes du système Terre aux dynamiques temporelles différentes, pour quantifier le rôle de ces interactions sur les extrêmes hydrométéorologiques (précipitations, vagues de chaleur et sécheresses, cyclones tropicaux et tempêtes extra-tropicales). Ces études s’appuient sur les modèles d’atmosphère LMDZ et DYNAMICO, d’océan NEMO et de surface ORCHIDEE.

Thème très structurant au LMD, il est essentiel pour comprendre la variabilité et l’évolution du système climatique. L’étude du cycle de l’eau atmosphérique, la convection atmosphérique et la formation nuageuse repose au LMD sur des approches multiples et combinées associant observations in-situ (e.g. SIRTA, campagnes de mesures) et par télédétection spatiale et modélisation incluant une hiérarchie de modèles de complexités variées.

Les émissions et le transport de composants atmosphériques (gazeux et particulaires) s’appuie sur une expertise très forte au LMD en matière d’observation spatiale (e.g. IASI, IASI-NG) et de modélisation (modèle de chimie-transport CHIMERE). Les thèmes abordés couvrent un large spectre : pollution urbaine, transport longue distance de panache (volcans, incendies), composition atmosphérique globale (gaz à effet de serre, aérosols).

Le laboratoire est un acteur clé un niveau international et au sein de l’IPSL sur les études sur la variabilité et l’évolution du climat. Contributeur et coordinateur dans les exercices internationaux d’inter-comparaison de modèles climatiques aux échelles globales (CMIP) et régionales (CORDEX), l’expertise du LMD repose en large partie sur le développement en interne des modèles de climat avec en son cœur le modèle LMDZ et le cœur dynamique DYNAMICO, et les études conduites au LMD soutiennent l’expertise synthétisée dans les rapports d’évaluation (GIEC et structures régionales similaires, e.g. MedECC).

L’expertise et les outils développés au LMD servent également de support à des études d’impacts dans deux secteurs que sont la santé et l’énergie. Les travaux sur la santé s’appuient sur le modèle de chimie-transport CHIMERE, et portent sur la modélisation et la quantification de l’exposition des populations à la pollution atmosphérique. Dans le secteur de l’énergie, l’expertise du LMD sur la prévisibilité, la variabilité et l’évolution du climat aux échelles régionales permet d’être traduite en termes de prévisibilité, de variabilité et d’évolution de la production et consommation énergétique et d’élaborer des outils d’aide à la décision (prévision avec une suite de modèles E4Cast; modélisation intégrée climat-énergie E4Clim pour les besoins de prospective).