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