Implémentation et évaluationImplémentation et évaluation du code RRTM_SW du code RRTM_SW
du CEP du CEP
O. Thouron, I. Bahou, J. Leduc, C. O. Thouron, I. Bahou, J. Leduc, C. Canac, C. Lac, J. L. Brenguier, F. Canac, C. Lac, J. L. Brenguier, F.
Couvreux.Couvreux.
Initialement:
LW et SW: MORC
Suivi de:
LW: MORC ou RRTM
SW: MORC
Aujourd’hui:
LW: MORC ou RRTM
SW: MORC ou RRTM
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⇒ extinction du signal incident caractérisée par
Milieu diffusant et/ou
absorbant
I0
+I
Rayonnement diffusé
vers le bas
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MORC
Angle zénithal effectif
6 bandes spectrales
Milieu diffusant et/ou
absorbant
I0
+I
Rayonnement diffusé
vers le bas
Note de centre METEO
France, 2007, n°28.
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MORC RRTM
Angle zénithal effectif
6 bandes spectrales
Ordonnées discrètes:
Séparation du rayonnement diffus
et du direct
14 bandes spectrales
Milieu diffusant et/ou
absorbant
I0
+I
Rayonnement diffusé
vers le bas
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Couplage:Passage de 6 bandes à 14 bandes:- albédo de surface: problème dans les sources du centre européen au niveau de la matrice qui assure ce passage- propriétés optiques des nuages: deux options possibles à
choisir dans la namelist CBAND- Anciennes paramétrisation: même matrice que
pour l’albédo de surface: CBAND= MORC- Paramétrisations pour 14 bandes: CBAND=RRTM
• FOUQ équivaut à un passage de 6 à 14 bandes
• 1 moment: paramétrisation sur 14 bandes inutile (Cf AMA 2007)
Recouvrement nuageux- Inexistant dans les sources du CEP: ajout dans l’interface
de Méso-NH du recouvrement maximum aléatoire
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Choix du schéma radiatif:CLW=‘MORC’ ou ‘RRTMCSW=‘MORC’ ou ‘RRTM’
Si CSW=‘RRTM’:CBAND=‘MORC’ ou ‘RRTM’
Valeurs par défaut:CLW=‘RRTM’; CSW=‘MORC’; CBAND=‘MORC’
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Evaluer pour 3 situations:
• Stratocumulus marin: Cas FIRE (14 juillet 1987-Island)•Cas utilisé pour évaluer MORC-SW vs SHDOM:
- absorption dans le nuage correct- flux au sol surestimé
cf note de centre de METEO-France, 2007, n°28
• Couche limite convective sèche: Cas Niamey (5 juin 2006-Niger):
- évaluer l’apport de la discrétisation en 14 bandes spectrales sur la diffusion moléculaire
- Intéraction rayonnement – particules d’aérosols
• Cumulus sur continent: basé sur le cas ARM du (21 juin 1997) :Cas partiellement nuageux: couplage des différents impacts
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FIRE
NIAMEY
ARM
1D LES
Dx=Dy=2,5km
Dz=10m
Dx=Dy=10kmDz=variable
Dx=Dy=2.5km
Dz=40m
2,5km*2,5kmDx=Dy=50m
Dz=10m
10km*10kmDx=Dy=100
mDz=variable
2.5km*2.5kmDx=Dy=100
mDz=40m
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FIRE
NIAMEY
ARM
1D LES
ICE3EDKFBL89
PPM_01
ICE3EDKFBL89
PPM_01
ICE3NONEDEAR
PPM_01
ICE3EDKFBL89
PPM_01
ICE3NONEBL89
PPM_01
ICE3NONEDEAR
PPM_01
ICE3NONEDEAR
PPM_01
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FIRE:FIRE:Stratocumulus marinStratocumulus marin
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48h 48h 48h
Taux de Réchauffement: K.h-1
Rapport de mélange en eau liquide: g.m-3
Flux vertical WTHVmK/s
MORC 1DMORC 1D
RRTM 1DRRTM 1D
2km
700 m
Taux de Réchauffement: K.h-1
Rapport de mélange en eau liquide: g.m-3
Flux vertical WTHVmK/s
24h 24h 24h
RRTM LESRRTM LES
MORC MORC LESLES
Comparaison MORC-SW vs SHDOM:
bonne estimation du chauffage radiatif dans le nuage
2km
700 m
MORC_1DMORC_1DRRTM_1DRRTM_1D
MORC LESMORC LESRRTM LESRRTM LES
Temps (h)
LWP (
kg.m
-2)
Pas d’impact sur le cycle diurne du LWP alors que le choix des propriétés optiques est capital.
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Comparaison MORC-SW vs SHDOM surestimation des flux au sol
MORC LESMORC LESRRTM LESRRTM LES
MORC_1DMORC_1DRRTM_1DRRTM_1D
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LW MORC
LW RRTM
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2km
800 m
NIAMEY:NIAMEY:Couche limite convective Couche limite convective
sèchesèche
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Rapport de mélange en eau liquide: g.m-3
48h 48h 48h
Rapport de mélange en glace: g.m-3 Fraction nuageuse
MORC 1DMORC 1DNO AERNO AER
RRTM 1DRRTM 1DNO AERNO AER
20 km
8 km
Température potentielle: K
48h 48h 48h
Flux vertical WTHVmK/s
Taux de RéchauffementK.h-1
MORC 1DMORC 1DNO AERNO AER
RRTM 1DRRTM 1DNO AERNO AER
20 km
8 km
MORC 1DMORC 1D
RRTM 1DRRTM 1D
Evolution de la couche limite inchangée
Rapport de mélange en eau liquide: g.m-3
48h 48h 48h
Rapport de mélange en glace: g.m-3 Fraction nuageuse
MORC 1DMORC 1DAVEC AERAVEC AER
RRTM 1DRRTM 1DAVEC AERAVEC AER
20 km
8 km
Température potentielle: K
48h 48h 48h
MORC
RRTM
Flux vertical WTHVmK/s
Taux de RéchauffementK.h-1
MORC 1DMORC 1DAVEC AERAVEC AER
RRTM 1DRRTM 1DAVEC AERAVEC AER
20 km
8 km
---- MORC 1D avec AER---- MORC 1D avec AER
---- RRTM 1D avec AER---- RRTM 1D avec AER
RRTM: pas d’impact radiatif des poussières désertiques sur l’évolution de la couche limite
Rapport de mélange en eau liquide: g.m-3
48h 48h 48h
Rapport de mélange en glace: g.m-3 Fraction nuageuse
MORC MORC LESLES
NO AERNO AER
RRTM LESRRTM LESNO AERNO AER
20 km
8 km
Température potentielle: K
48h 48h 48h
Flux vertical WTHVmK/s
Taux de RéchauffementK.h-1
MORC MORC LESLES
NO AERNO AER
RRTM LESRRTM LESNO AERNO AER
20 km
8 km
MORC LES NO MORC LES NO AERAERRRTM LES NO RRTM LES NO AERAER
Evolution de la couche limite inchangée
Pas de tests en LES avec aérosols
car problème de couplage
ARM:ARM:CumulusCumulus
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Température potentielK
48h 48h 48h
Rapport de mélange en eau liquide: g.m-3 Fraction nuageuse
MORC 1DMORC 1D
RRTM 1DRRTM 1D
4km
2km
Flux descendantsW.m-2
48h 48h 48h
Flux montantsW.m-2
Taux de RéchauffementK.h-1
MORC 1DMORC 1D
RRTM 1DRRTM 1D
4km
2km
24h 24h 24h
Température potentielK
Rapport de mélange en eau liquide: g.m-3 Fraction nuageuse
RRTM LESRRTM LES
MORC MORC LESLES
4km
2km
Flux descendantsW.m-2
24h 24h 24h
Flux montantsW.m-2
Taux de RéchauffementK.h-1
RRTM LESRRTM LES
MORC MORC LESLES
4km
2km
8h 15h
20h 24h
RRTM LESRRTM LESMORC MORC LESLES
MORC 1DMORC 1D RRTM 1DRRTM 1D
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Flux vertical WTHVmK/s
Énergie cinétiquem2.s-2
24h24h
MORC 1DMORC 1D MORC MORC LESLES
Mauvaise représentation de la l’évolution de la couche limite de
nuit en 1D4km
2km
4km
2km
• Apport de RRTM-SW: - pas d’apport constaté- résultat en accord avec Morcrette et al, 2008 (MWR): amélioration principalement due à au schéma de recouvrement MCICA et des paramétrisations des propriétés optiques.- vu l’étude précédente MORC vs SHDOM: Dégradation dans le calcul des flux au sol et dans l’absorption nuageuse. A confirmer via une étude plus complète
• Temps de calcul:- RRTM 2 fois plus coûteux
Recommandation pour de futures mises à jour:- Pb dans la matrice de passage de 6 à 14
bandes,- Correction de débordement de tableau.
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•Couplage et codage à finaliser:- Aérosols pour les simulations 3D- Prise en compte par RRTM des aérosols- Codage du recouvrement aléatoire et maximum - Nettoyage et révision des interfaces entre Méso-NH et les schémas de transfert radiatif
• Couplage SURFEX:- Préférable de fournir en entrée de SURFEX directement le flux net à la surface.
• Coupler MCICA avec MORC-SW
• Tester l’approche de Pincus and Stevens 2009: calcul dans un nombre restreint de colonne nuageuse
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Et mon intervention Et mon intervention s’arrête làs’arrête là