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LES NUAGES DANS MESO-NH Etat des lieux et prospectives. Source et puits de chaleur (condensation/évaporation) Hydrologie (Plusieurs types de précipitation) Rayonnement (diffusion et forçage thermo-radiatif) Aérosols (activation/nucléation, lessivage, chimie) - PowerPoint PPT Presentation
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C.Lac - Réunion IPSL-CNRM - 24 mars 2006
LES NUAGES DANS MESO-NHEtat des lieux et prospectives
o Source et puits de chaleur (condensation/évaporation)
o Hydrologie (Plusieurs types de précipitation)
o Rayonnement (diffusion et forçage thermo-radiatif)
o Aérosols (activation/nucléation, lessivage, chimie)
o Chimie en phase aqueuse (oxydation, pH)
o Electricité atmosphérique (charges, éclairs, LiNOx)
Les nuages dans Méso-NH
o Nuages implicites (L>2-3km)
o Schéma de convection profonde (KFB) basé sur la relaxation de la CAPE
o Extension à la convection peu profonde : KFB, EDMF (Soares)
o Nébulosité fractionnaire
o Nuages explicites
o Se forment dès que la vapeur d’eau est localement saturante
o Schémas à 1 ou 2 moments : et
o Champ nuageux dans Méso-NH
o Superposition des 2 types de nuages
o Interaction entre les 2 (ex: détraînement convectif)
tri / tN i /
Les nuages implicites .Les nuages implicites .Effort actuel sur la convection peu profonde : Amélioration Effort actuel sur la convection peu profonde : Amélioration
des Cu-Sc des Cu-Sc Constat : - Aux résolutions où la CVP est résolue, le cycle de vie des nuages sous-
maille reste délicat à paramétrer.- Complémentarité des paramétrisations de la turbulence, de la convection
et du diagnostic par un schéma de nuage. - AROME ne produit pas suffisamment de nuages de couche limite
cumuliformes.
Tests actuels :
1. KFB : Adaptation de l’hypothèse de fermeture de KFB : WLCL=W*
2. Introduction d’une variance nuageuse convective
3. Test du schéma Eddy-Diffusivity-Mass Flux de Soares (2005))( uMw
zinv
z LCL
zKw
Mélange du profil moyen
Interaction entre les thermiques et
l’environnement
Malardel et al.
7 juin 2005 12h
AROME (13h) à partir de l’analyse 00h
AROME (13h) à partir de l’analyse 12h
Sensibilité aux conditions initiales
Méso-NH dans sa version actuelle Méso-NH avec EDMF
Nébulosité fractionnaire
Sensibilité aux structures de CL
Evaporation
Autoconversion
0°C
GivrageAggrégation
Collection Collection
Dépôt
Congélation
Nucleation
Fonte
Sedimentation
Glace nuageuse
Neige
Neige roulée
Grêle
Phase mixte
Gouttes de pluie
Phase chaude
Gouttelettes de nuage
Microphysique mixte
ICE3
ICE4
KESS
Les principales hypothèses
o Distribution en taille : Fonction de gamma généralisée
N : concentration déduite du rapport de mélange () : paramètres de forme (Marshall-Palmer : =1)
o Relations Masse-Taille (M=aDb)
et Vitesse-Taille (V=cDd)
o Concentrations :
-Schémas à 1 moment : Ni=cix : KESS, ICE3,
ICE4
- Schémas à 2 moments : C2R2, C3R5, KHKO
Intégration de dNi/dt. Activation
dD)D-(λexpDλν)Γ
αn(D)dD )(1
N Exponentiel : Pluie,
Neige, Graupel, Grêle
Modal: glace, nuage
Pluie
Grêle
Graupel
Neige
SnowGraupel
Hail
Cloud Rain
IceIOP2a
IOP2a ( Strong convection)- Deep system (unblocked unstable case)- Large amount of hail and graupel
Distribution verticale moyenne des hydrométéores
IOP8 ( Stratiform event)- Shallow system (blocked case)- Large amount of snow
IOP8
Snow
Précipitations orographiques 3D (MAP)Précipitations orographiques 3D (MAP)
Lascaux et Richard, 2005
Impact de la convection sur la stationnarité d’un système
Ctrl
Noc
4h-accumulated rainfall 18-22 UTC on 8 Sept. 2002
Noc = without evaparative cooling
Ctrl = with evaporative cooling
Cev. ‘95
Gard ‘02
Aude ‘99
1D- budget over the MCS (convective + stratiform).
Nuissier et Ducrocq, 2006
Evènements de pluie intense sur le Sud-EstEvènements de pluie intense sur le Sud-Est
Bergot et al., 2005, submitted
Late dissipation due to excessive rc : lack of gravitational settling
Crude test : Modification of the autoconversion threshold
Brouillard
Initialization at 03UTC
Sans flux de sédimentation
Avec flux de sédimentation
o Simulation de radiances satellites et de température de brillance (VIS, IR, MW): basée sur les schémas de transfert radiatif (RTTOV)
o Simulation d’observations radar (Ze, VDop, ZDR, …):- Différents modèles de dispersion (Rayleigh, Mie, T-Matrix, Rayleigh-Gans)- Courbure du faisceau- Atténuation…
Outils de vérification de Méso-NHOutils de vérification de Méso-NH
Chaboureau and Pinty (2005) : Use of radiative transfer RTTOV to MSG
x=30 km
Amélioration des enclumes (cirrus) sur le seuil d’auto-conversion
)10,10.2min( 5.3)16.273(06.05* Tir
Réflectivités observées Réflectivités simulées avec Méso-NH
(radar de Bollène le 8 sep. 2002 à 21 UTC, élévation=1,2°)
Projet PATOM « Développement communautaire d’un opérateur-simulateur d’observation radar »
(Caumont O., V. Ducrocq, G. Delrieu, M. Gosset, J. Parent du Châtelet, J.-P. Pinty, H. Andrieu, Y. Lemaître et G. Scialom, 2006 : A radar simulator for high-resolution
nonhydrostatic models. J. Atmos. Oceanic Technol., accepté)
Simulation de réflectivités radarSimulation de réflectivités radar
Développement de l’assimilation de Développement de l’assimilation de réflectivités et vitesses radialesréflectivités et vitesses radiales
Observationsimulée
Guess Inversion 1D
Contours de réflectivités à 10 dBZ sur humidité relative à 4000 m (8/9/2002 à 18 UTC)
Expériences de simulation de système d’observations pour l’inversion 1D des réflectivités en humidité :
Caumont et al. (2005)
DEPOT sur la glace(et sublimation)
Croissance des graupel par GIVRAGE
AUTOCONVERSIONde la glace primaire
FONTE-CONVERSIONDe la neige en graupel
ACCRETION des gouttelettes par les gouttes
Diminution des graupel par CROISSANCE HUMIDE de la grêle
IOP2a IOP8
Bilans Processus microphysique prédominants
Précipitations orographiques 3D (MAP)Précipitations orographiques 3D (MAP)
Lascaux et Richard, 2005
(Keil et Cardinali, 2003)32km : 150x1508km : 145x1452km : 150x150over 51 levels
IOP8 (F<1)
IOP2a(F>1)
8 km
2 km
Monte Lema
S Pol
Ronsard
ECMWF32 km
3 Dopplerradars ( )
Précipitations orographiques 3D (MAP)Précipitations orographiques 3D (MAP)
Comment le flux sur terrain complexe modifie les mécanismes de croissance des particules précipitantes ?
Lascaux et Richard, 2005