Avancées du code SURFEXEric Martin

(CNRM/GAME)avec contribution de nombreux collègues !

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13-14 Octobre 2011

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Nouveautés de Surfex dans MesoNH

MesoNH 4.8 -> SurfexV4.8 MesoNH 4.9 -> SurfexV7.1

Bases de données physiographiques Ville (TEB) : végétation Océan : modèle de CMO Nature : modèle de neige CROCUS Aspects techniques et organisationnels

Perspectives

http://www.cnrm.meteo.fr/surfex/– Documentation scientifique– User’s Guide

SURFEXInitialisation / run /Diagnostics E/S

assimilation

Atmosphère

Champs et paramètres de surface

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Bases de données physiographiques

ECOCLIMAP 1 : global (Masson et al., 2003, cartes d’occupation du sol +AVHRR, 215 covers)

ECOCLIMAP 2 : Europe (Faroux et al., in prep., carte d’occupation du sol SPOT/VGT, 7 ans, 273 covers).

Orographie : GTOPO30

Texture du sol (pourcentages d’argile et sable +…) : Recommandation de remplacer les bases FAO actuelles (10 km) par les données de la nouvelle base de données HWSD (Harmonized world soil database)

Profondeur de lacs et bathymétrie : base de données préparée par Ekaterina Kourzeneva (FMI)

-> possibilité de remplacer ces bases de données par des données plus précises dans la plupart des cas.

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Physiographie

ECOCLIMAP 2 HWSD

Validation d’ECOCLIMAP 2 en mode couplé :– Sud ouest de la France (CERES-CarboEurope), S. Donier, S. Faroux

– France (S. Donier, S. Faroux, Y. Seity) Source : S. Faroux, Y. Seity

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Base de données de lacs

Surface : ECOCLIMAP2 Profondeur : 13000 données de profondeur, 36 lacs avec bathymetrie Climatologie globale calculée pour initialisation http://nwpi.krc.karelia.ru/flake/

Fraction de lacs Profondeur

Source : E. Kourzeneva

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SURFEX Steering Group Meeting, Oct 6, 2011, Météo-France, Toulouse

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Végétation dans TEB

TEB garden : prise en compte d’une fraction de végétation dans le canyon

Développement de TEB : (Demunck, Lemonsu, Masson)

Source : GMME/TURBAU

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Océan : amélioration du modèle de CMO CMO: modèle de CMO : Application à l’océan atlantique : J. Halawa, P. Peyrillé, M.

Tomasini, H. Giordani

But étude des méchanismes de couplage dans le cadre d’une approche 2D simplifiée– Offline (forcé) et version 2D de MesoNH: latitude – altitude)– Domaine Oceanique 30S – 5N moyenne zonale 10W-10E. – Intialization : SST et S climatologique, e=U=V=0– CMO model(Gaspar et al. 1996) = mélange turbulent, fermeture TKE , prognostic T, s, e, u, v , version intiale Lebaupin (MICADO)

Cp

Qcor

0

* Terme de correction pour prévenir les dérives, relaxation vers la climatologie

Upper BC

Source : Ph. Peyrillé

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Modèle de neige CROCUS

Modèles de neige de SURFEX :

1 couche bilan de surface agrégé (D95, EBA)

N couches, complexité intermédiaire, bilan de surface séparé (ES)

N couches, modèle détaillé (métamorphose), bilan de surface séparé (CROCUS)

Source : V. Vionnet, S. Morin, E. Brun

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Neige : intérêt d’une surface externalisée pour l’initialisation de certaines variables

Source : V. Vionnet

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Aspects techniques et organisationnels

Optimisation du code :– Machines vectorielles– Machines scalaires [ projet grandes grilles de MesoNH et optimisation des codes

opérationnels de prévision numérique ] : parallélisation de PGD

Coordination des évolutions du code :– SURFEX steering committee : CNRM (GMAP, GMME, GMGEC), MesoNH,

HIRLAM, ALADIN• 1ère réunion le 6 octobre 2011

• Formalisation de la gestion et renforcement de la communication via le site web surfex,

• Gestion du code via un gestionnaire (svn) accessible par internet aux utilisateurs enregistrés

• appel à contribution formel pour les évolutions du code, élargi auprès des institutions du SSC

Stage SURFEX pratique (un par an) Special Issue « SURFEX » dans GMD

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Perspectives

CMO : mélange lié au cisaillement de courant ISBA :

– Processus liés à la végétation : transfert radiatif dans la végétation, pratiques agricole (cultures d’hiver, irrigation, prairies), albédo pronostic

– Bilan d’énergie séparé pour la végétation, interaction avec le sol, la neige– Simulations séparées pour le sol sous le manteau neigeux et sans neige dans

une maille– Validation intensive du modèle multicouche pour le sol

TEB :– Bilan d’énergie du bâtiment– Poursuite des travaux sur la végétation dans la ville et l’hydrologie

Lacs :– Amélioration de la base de donnée de lacs (prise en compte de la géologie)

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Soil explicit diffusion scheme: ISBA-DF

Infiltration

Moisture fluxes

Runoff

Soil ice

Heat fluxes

(Decharme et al. 2011, JGR)

Evaluation over the SMOSREX site

•ISBA-DF improve soil moisture and energy fluxes simulations

•Partitioning Latent/sensible heat flux significantly different (more evaporation and less sensible heat than ISBA-3L)

•Good simulation of 1-meter top-soil temperature only if a very deep soil is considered (~10m at least for heat exchange)

•The surface energy composite approach (vegetation + soil) does not allow a good simulation of night-time surface temperature. MEB (A. Boone, P. Samuelson) is required.

Soil moisture 2002-2007 SMOSREX

DF-BC66

ObsDF-VG80

ISBA-3LSource : B. Decharme

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SURFEX Steering Group Meeting, Oct 6, 2011, Météo-France, Toulouse

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Recent Developments: LandISBA-MEB (Multi Energy Budget)  SMHI (P. Samuelsson and S. Golvick), GMME (MOSAYIC, E. Martin, P. Lemoigne, S. Faroux, VEGEO; Carrere, Roujean, Calvet, MOANA; Boone) and GMGEC (E. Brun et B. Decharme)

• Version « alpha » ISBA-MEB (Multi Energy Budget) : coded using routines from SURFEX6.1: recently fully integrated into « beta » version of SURFEX6.1 SURFEX6.2

• First evaluations at CNRM at the local scale from SNOWMIP2 (offline) which emphasized canopy-veg interactions, and Northern Hemisphere 1x1 degree 1978 à 2008 simulations showing impact on largescale (C. Canac, E. Brun, A. Boone and B. Decharme).

 

New w/MEB

+ Source : A. Boone

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Perspectives

CMO : mélange lié au cisaillement de courant ISBA :

– Processus liés à la végétation : transfert radiatif dans la végétation, pratiques agricole (cultures d’hiver, irrigation, prairies), albédo pronostic

– Bilan d’énergie séparé pour la végétation, interaction avec le sol, la neige– Simulations séparées pour le sol sous le manteau neigeux et sans neige dans

une maille– Validation intensive du modèle multicouche pour le sol

TEB :– Bilan d’énergie du bâtiment– Poursuite des travaux sur la végétation dans la ville et l’hydrologie

Lacs :– Amélioration de la base de donnée de lacs (prise en compte de la géologie)

Principes de TEB-BEM

Bilan d'énergie interne 1 seule zone thermique et 1 masse thermique pour les parois internes Apports solaires par les vitrages Apports internes (personnes, consommation énergie) Ventilation, infiltration chauffage/air conditionné

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Systèmes réels Protections

solaires Ventilation

naturelle

Source : G. Pigeon

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Perspectives

CMO : mélange lié au cisaillement de courant ISBA :

– Processus liés à la végétation : transfert radiatif dans la végétation, pratiques agricole (cultures d’hiver, irrigation, prairies), albédo pronostic

– Bilan d’énergie séparé pour la végétation, interaction avec le sol, la neige– Simulations séparées pour le sol sous le manteau neigeux et sans neige dans

une maille– Validation intensive du modèle multicouche pour le sol

TEB :– Bilan d’énergie du bâtiment– Poursuite des travaux sur la végétation dans la ville et l’hydrologie

Lacs :– Amélioration de la base de donnée de lacs (prise en compte de la géologie)

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Perspectives

CMO : mélange lié au cisaillement de courant ISBA :

– Processus liés à la végétation : transfert radiatif dans la végétation, pratiques agricole (cultures d’hiver, irrigation, prairies), albédo pronostic

– Bilan d’énergie séparé pour la végétation, interaction avec le sol, la neige– Simulations séparées pour le sol sous le manteau neigeux et sans neige dans

une maille– Validation intensive du modèle multicouche pour le sol

TEB :– Bilan d’énergie du bâtiment– Poursuite des travaux sur la végétation dans la ville et l’hydrologie

Lacs :– Amélioration de la base de donnée de lacs (prise en compte de la géologie)

fin